1 indicatori biologici ai poluarii apelor carte

75
INDICATORI BIOLOGICI AI POLUARII APELOR

Upload: spargatoruldebuci

Post on 09-Aug-2015

992 views

Category:

Documents


17 download

DESCRIPTION

regii

TRANSCRIPT

Page 1: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

INDICATORI BIOLOGICI AI POLUARII APELOR

Page 2: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

1

SUMAR Poluarea organica Notiunea de indicatori biologici ai poluarii apelor Poluarea organica a apelor interioare Poluarea naturala Poluarea antropica Ape uzate fecaloid menajere Ape uzate orasenesti Ape uzate industriale Poluarea biologica Organisme patogene Bacterii Virusuri Protozoare Helminti paraziti Monitoringul apei in prevenirea agentilor patogeni Bacterii coliforme Streptococi fecali Efectul efluentilor organici asupra apelor receptoare Curba depresiei oxigenului Efecte asupra compartimentului biotic Descrierea claselor de calitate a apelor Indici biotici utilizati in evaluarea calitatii apelor

Page 3: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

2

NOTIUNEA DE INDICATORI BIOLOGICI AI POLUARII Noţiunea de indicator biologic are o interpretare largă. Indicatorii biologici sunt

acele specii de micro- sau macroorganisme care oferă indicii asupra condiţiilor de mediu in care s-a desfǎşurat evoluţia sa, atât din punct de vedere ontogenetic cât şi filogenetic. Biocenozele reprezină “compartimente” polifiletice în sensul cǎ sunt populate de comunitaţi de organisme ce aparţin la un spectru larg de taxoni cu origine şi filogenie foarte diversă. Aceste comunitati reprezinta, in fond, un marker care caracterizează biocenoza respectivă, oferind indicii despre condiiţiile biotice şi abiotice. Acesta este temeiul pe care se sprijină analiza biologica a ecosistemelor acvatice sau terestre. De exemplu, biotopii din apele de suprafaţă sunt populaţi cu organisme vegetale sau animale care alcatuiesc biocenoze caracteristice. Astfel, apele de munte sunt populate de catre specii reofile, stenoxibionte si stenoterme. Din contră, apele de şes prezintă comunitaţi reprezentate de către specii stagnofile, eurioxibionte şi euriterme. Cunoscând condiţiile de mediu ale unui bazin acvatic se pot trage unele concluzii asupra speciilor care îl populează şi invers: cunoscând speciile componente ale biocenozelor se pot deduce factorii de mediu în care trăiesc speciile respective. Pe acest fapt se bazeaza analiza biologica a apelor sau saprobiologia.

Saprobiologia este o ramură disciplinară desprinsă din hidrobiologie, care studiază circulaţia materiei şi energiei în ecosistemele acvatice impurificate. Revoluţia industrială, procesele urbanizării comunitaţilor umane şi chimizarea excesivă a agriculturii au consecinţe asupra condiţiilor de viaţă umane şi asupra economiei generale a ecosistemelor. Consecinţa majoră este însă reprezentată de poluare. Tipuri de indicatori biologici utilizati in saprobiologie In practica de protectie a apelor, informatiile despre structura morfologica a albiei bazinului acvatic, conditiile hidrologice, regimul termic, conditiile fizico chimice ale apei, etc, sunt importante, dar ceea ce intereseaza mai mult este starea de calitate a apei, adica gradul ei de impurificare, (respective de curatenie). Cel mai important tip de poluare este cea chimica, indeosebi cea produsa de materia organica. Acest tip de poluare este caracterizata prin:

1 • Dezoxigenarea apei 2 • Aparitia unor substante toxice 3 • Modificari ale pH-ului 4 • Modificari ale caracterelor organoleptice 5 • Cresterea turbiditatii 6 • Etc.

Apele impurificate cu materii organice sunt populate cu specii de organisme care valorifica resursele de hrana respective si care, in decursul dezvoltarii lor, s-au adaptat la conditii de mediu unilaterale. Aceste organisme reflecta tocmai conditiile respective si

Page 4: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

3 deci intregul complex de factori enumerati. Speciile acestea poarta numele de

indicatori biologici sau specii conducatoare care caracterizeaza pozitiv gradul de incarcare a apei cu substante organice. Avand in vedere ca aceste substante isi manifesta actiunea lor nociva indirect, prin produsii lor de descompunere biochimica si prin scaderea oxigenului dizolvat din apa, se intelege ca nu pot exista indicatori biologici pentru toate substantele organice, ci numai pentru cele biodegradabile.

Indicatorii biologici care caracterizeaza pozitiv gradul de curatenie al apei reprezinta o a doua categorie de organisme. Acestia se pot dezvolta doar in ape curate, in sensul de ape naturale, cu o compozitie fizico-chimica normala, deci in ape care contin cantitati foarte mici de substante organice si care in mod practic, sunt lipsite de substante toxice.

Aceste doua categorii de indicatori biologici poseda o caracteristica comuna: ele au o valenta ecologica mica, fiind stenobionte. Cu alte cuvinte, nu pot suporta decat variatii mici ale conditiilor de mediu.

Speciile indiferente reprezinta o a treia categorie de organisme vegetale si animale. Acestea sunt organisme mai putin sensibile fata de variatiile conditiilor de mediu si se pot intalni atat in ape curate cat si in cele poluate cu materii organice. Ele pot suporta oscilatii mari ale factorilor fizico-chimici ai apei. Aceste specii au o valenta ecologica mare reprezentand organisme euribionte. Desi nu fac parte dintre indicatorii biologici , in sensul aratat mai sus, desi sunt specii ubicviste, aceste forme euribionte pot da in anumite imprejurari informatii importante asupra gradului de saprobitate al apei. Impreuna cu speciile indicatoare, ele formeaza biocenoze caracteristice , ocupand anumite verigi in reteaua complexa a circulatiei materiei si energiei. Cunoscand deci, modul de asociere al diferitelor specii si rolul lor in lantul trofic, se pot trage concluzii importante asupra conditiilor fizico-chimice ale ecosistemului acvatic. Numai cand numarul speciilor indicatoare dintr-o anumita portiune a raului este foarte ridicat (lucru care se intampla numai in poluari organice puternice sau in ape foarte curate), se poate pune un diagnostic cert asupra starii de calitate a apei. De regula, pe langa speciile indicatoare, trebuie sa se ia in consideratie intreaga biocenoza, mai cu seama cand este vorba de poluari organice de mica intensitate, unde abunda speciile indiferente.

Datorita cantitatilor mari de hrana, zonele incarcate cu materii organice ofera conditii trofice favorabile pentru numeroase specii de bacterii saprofite. La randul lor, bacteriile saprofite intra in spectrul trofic al anumitor forme bacteriovore (protozoare, rotiferi, etc.), si anume al celor care pot suporta conditiile respective de mediu. Din aceasta cauza, intr-o zona poluata organic, alaturi de bacterii ca Sphaerotilus natans, Beggiatoa alba, etc, care reprezinta specii indicatoare pentru ape impurificate, prezenta unor ciliate (Colpidium colpoda, Chilodonella cucullus, Glaucoma pyriformis) si a unor rotiferi (Rotaria rotatoria) nu este intamplatoare, ci este tocmai consecinta existentei unor anumite relatii trofice.

In ceea ce priveste substantele anorganice, nu se cunosc specii indicatoare decat pentru clorura de sodium (specii halobionte), calciu, fier si hidrogen sulfurat. Aceste organisme sunt adaptate unor ape incarcate cu substantele respectice , care , prin urmare caracterizeaza pozitiv acest tip de poluare, desi, ele nu dovedesc intotdeauna o poluare antropica, ci pot indica doar prezenta anumitor substante chimice in cantitate mare, indiferent de provenienta lor.

Page 5: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

4 Pentru substantele toxice nu poate fi vorba de indicatori biologici, deoarece acestea

nu pot fi carecterizate decat negative. Ceea ce trebuie subliniat in legatura cu indicatorii biologici ai poluarii cu substante

organice putrescibile este faptul ca organismele respective exista in mod obisnuit in diferite regiuni ale cursurilor naturale de apa, unele in portiuni curate, iar altele in anumite zone cu conditii asemanatoare celor saprobe, si anume in locurile cu ape stagnante in care se depune detritusul organic. Se creaza astfel microbiotopi, in care au loc procese intense de descompunere biochimica a materiei organice si in care se pot dezvolta, in mod sporadic si in numar redus, organisma caracteristice apelor impurificate. De aceea, numai prezenta in numar mare a acestor specii de organisme constituie o dovada certa de poluare a unei ape. De altfel aceasta deriva si din al doilea principiu al lui Thienemann, care arata ca, cu cat conditiile de mediu sunt mai indepartate de normal, mai unilaterale, cu atat numarul speciilor scade iar al indivizilor creste.

Din cele aratate mai sus reiese ca analiza biologica a apelor se bazeaza pe totalitatea reactiilor de raspuns ale organismelor fata de conditiile de mediu, rezultanta finala concretizandu-se printr-o selectie a acestor organisme, de unde o anumita componenta calitativa si cantitativa a biocenozei respectiva. Fata de analiza chimica, analiza biologica are unele avantaje si dezavantaje. Avantajul cel mai important consta in valoarea ei retrospective. Daca analiza chimica da informatii asupra unor caracteristici ale apei, valabile numai pentru momentul prelevarii probelor, analiza biologica furnizeaza date medii care oglindesc situatia din trecut pe o perioada indelungata de timp. Cu alte cuvinte analiza biologica poate da informatii despre poluarea istorica. Acest avantaj este consecinta asa numitei inertii biologice ce caracterizeaza materia vie. Reactia de raspuns a unui organism fata de factorii de mediu (temperature oxigen pH, turbiditate, concentratii ridicate ale unor compusi chimici, etc.), nu are loc imediat ci se petrece intr-o perioada de timp mai indelungat, perioada care depinde de valoarea cantitativa si calitativa a acestor factori precum si de valenta ecologica a speciiei respective. In urma schimbarii conditiilor fizico-chimice de mediu dintr-un rau prin deversarea de ape uzate, se produce o dereglare a echilibrului biologic, iar organismele respective dispar treptat, fiind inlocuite de altele, adaptate noilor conditii de mediu. Deci aceasta disparitie nu are loc brusc, intrucat organismele rezista un timp oarecare, timp care variaza de la o specie la alta si chiar de la un individ la altul. Se produce astfel o selectie a organismelor in functie de valenta lor ecologica. Dupa un timp oarecare, portiunea de rau poluata organic va fi populata numai cu organisme adaptate noilor conditii, care gasind resurse bogate de hrana, si in lipsa concurentilor, se vor inmulti foarte repede. Se creeaza astfel o noua biocenoza, cu o alta structura si cu o alta integralitate. Dupa incetarea deversarii de ape reziduale, in bazinul receptor are loc din nou o restructurare a biocenozei, selectia facandu-se pe cale invers. Conditiile fizico-chimice revin la normal intr-un timp relativ scurt, dar refacerea biocenozei dureaza mai mult. Pe masura ce resursele de hrana se imputineaza si conditiile fizico-chimice revin la normal, biotopul se repopuleaza treptat cu un numar mare de specii, care, datorita concurentei, sunt reprezentate printr-un numar redus de indivizi.

Page 6: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

5 In perioada de tranzitie, atat dupa inceperea deversarii de ape uzate, cat si dupa incetarea ei, in zona respectiv se va intalni un amestec de specii noi si specii vechi (reziduale). Este evident deci ca situatia biologica intalnita la un moment dat in raul receptor nu oglindeste conditiile fizico-chimice ale apei din momentul respectiv, ci conditiile care au existat intr-o perioada oarecare de timp in urma. Totusi, chiar in timpul procesului de poluare, deversarea in receptor a apelor incarcate organic nu se face in mod uniform, existand fluctuatii ale debitului efluientului si deci ale compozitiei fizico-chimice ale raului receptor. Aceste fluctuatii se traduc prin variatii corespunzatoare in componenta biocenozei din zona poluata a raului, tocmai datorita inertiei organismelor, astfel incat o analiza biologica oglindeste situatia medie a poluarii, rezultanta tuturor acestor fluctuatii in compozitia fizico-chimica a apei. Pentru a stabili gradul de poluare al receptorului, chimistul trebuie sa surprinda toate aceste fluctuatii, sa ia deci un numar mare de probe pentru analiza , pe cand biologul este in masura sa faca o caracterizare a situatiei dupa o singura probare. Analiza biologica poate oferi informatii si asupra gradului de intoxicare a emisarului, lucru pe care analiza chimica nu este in masura sa-l faca. Alte avantaje sunt legate de sensibilitatea acestei metode, de economicitatea ei si de rapiditatea cu care se efectueaza analiza biologica in comparatie cu cea chimica. Totusi, analiza biologica are anumite limite. In primul rand, ea nu este specifica, neputand furniza valori cantitative asupra proceselor de impurificare si nici nu poate indica natura substantelor poluante. In aceasta situatie, cele doua metode se completeaza reciproc, una fara alta neputand da decat informatii partiale. Daca o poluare puternica nu este greu de identificat, atunci cand este vorba de o poluare slaba, numai o analiza atenta a conditiilor biologice corelata cu datele chimice o poate pune in evidenta.

Page 7: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

6 POLUAREA APELOR INTERIOARE

Apele naturale de suprafata poseda o stabilitate relativa a conditiilor lor fizico-chimice si biologice adica o stare de echilibru dinamic. Atunci cand conditiile de mediu dintr-un bazin acvatic sufera modificari de intensitate mai mare, modificari care se mentin pe o durata mai mare de timp, ele se rasfrang asupra organismelor care il populeaza, producandu-se astfel, tulburari ale acestui echilibru. In sens larg, prin poluare se intelege tulburarea echilibrului biologic dintr-un ecosistem, ca urmare a modificarilor intervenite in conditiile fizico-chimice ale apei si prin care se prejudiciaza folosintele normale ale acesteia. In acest sens, se poate vorbi de o poluare naturala, atunci cand modificarile se produc fara interventia omului, si de o poluare artificiala sau umana, atunci cand modificarile se produc sub influienta impactului antropic. In aceasta formulare, definitia poluarii capata si o valoare juridical caci implica notiuni de vatamare a unor interese, de responsabilitate, iar din punct de vedere practic se intrevede si necesitatea de a combate acest fenomen.

POLUAREA NATURALA Modificarile naturale ale conditiilor fizico-chimice sau biologice care depasesc o anumita valoare si care se mentin o perioada mai mare de timp duc la fenomenul de poluare naturala. Poluarea naturala rezida in alterarea ciclica a calitatii apei ecosistemelor, conditionata de factori naturali, care poate aduce prejudicii faunei si florei acvatice. In mod obisnuit, apele de ploaie spala terenurile invecinate ale bazinelor acvatice , transportand in masa apei cantitati variabile de nisip, argila, frunze moarte, cadavre de animale si alte resturi vegetale. Materiile organice ajunse in apa se descompun treptat, modificand unele conditii fizice si chimice ale apei. In general, influienta lor asupra organismelor acvatice este insa neinsemnata. Totusi, la ploi puternice si de lunga durata, cantitatile mari de materii organice transportate de pe terenurile invecinate pot produce o scadere accentuate a concentratiei de oxigen, provocand moartea pestilor si prejudicii in folosinta apei respective. Urmarile pot fi si mai grave atunci cand in vecinatatea bazinului acvatic se gasesc terenuri salifere. In lacurile de acumulare adanci, ploile puternice si vantul pot produce amestecul de ape din hipolimnion, sarace in oxigen si incarcate cu substante toxice rezultate din procesele de descompunere a materiilor organice-indeosebi hidrogen sulfurat si amoniac-, cu apele din epilimnion. Astfel de ape deversate in rauri, duc la inrautatirea conditiilor fizico-chimice din intreg bazinul, cu efect dezastruos asupra tuturor organismelor, si in special asupra pestilor. “Inflorirea apei” reprezinta cel mai tipic si mai frecvent exemplu de poluare naturala. In acest caz, dezvoltarea exccesiva a unor specii fitoplanctonice, indeosebi alge albastre, alge verzi, flagelate, si diatomee imprima apei un aspect characteristic de “supa de legume”. Apa respectiva capata un miros specific-de peste stricat, mucegai, de

Page 8: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

7 pamant, etc,-si o anume culoare- verde, verde –albastruie, bruna, rosie-dupa speciile ce se dezvolta in exces. Factorii care provoaca sau favorizeaza “inflorirea” apei sunt foarte variati: climatici (vantul, lumina soarelui) hidrologici (suprafata, adancimea, miscarea apei, etc.), fizico-chimici (temperatura, pH-ul, cantitatea de bioxid de carbon, cantitatea de saruri minerale, indeosebi de fosfor si azot, natura si cantitatea unor substante toxice secretate si excretate de alge, etc.). Datorita mirosului si gustului specific, datorita substantelor toxice sau datorita prezentei in cantitate mare a algelor, apa unor astfel de lacuri sau rauri este improprie pentru a fi potabila sau folosita in scopuri recreative. In multe cazuri, aceste ape pot produce numeroase boli datorita agentilor patogeni prezenti. Un fenomen asemanator se produce si in cazul descompunerii “buruienilor de balta” care se dezvolta in exces in apele curgatoare putin adanci si cu un curs domol, dar mai ales in apele statatoare. In ultimii ani s-au efectuat studii asupra substantelor ectocrine, secretate sau excretate de alge. Aceste substante actioneaza in concentratii foarte mici asupra algelor care le-au produs sau asupra altor organisme acvatice. Chlorella vulgaris secreta clorelina; Scenedesmus quadricauda secreta scenedesmina si clorelina care stopeaza cresterea unor plante; Phormidium quadricauda secreta formidina, care actioneaza ca un antibiotic impotriva unor alge, dar stimuleaza cresterea altora; Pandorina morum secreta pandorina, care inhiba cresterea lui Cosmarium lundelli; Nostoc muscorum secreta muscorinina. Aceste substante sunt inrudite cu opsoninele. Unele produse secretate de algele albastre sunt capabile sa chelateze ionii de Fe, Cu, Zn si unele substante organice, reducand toxicitate lor. In general, substantele ectocrine au o actiune specifica; unele accelereaza inmultirea celulelor si stimuleaza nutritia, altele blocheaza doar inmultirea, iar altele atat reproducerea cat si nutritia. Actiunea substantelor ectocrine nu se limiteaza doar la plantele respective, ci pot produce intoxicatii la mamifere, pasari, amfibieni sau pesti. POLUAREA ANTROPICA Poluarea naturală este o tulburare trecătoare a echilibrului biodinamic instaurat în ecosistemele acvatice. Poluarea antropica, în sensul definiţiei date, se caracterizează prin aceea că este produsă prin activitatea omului şi consecinţele sale se răsfrâng negativ tot asupra omului, asupra sănătăţii şi economiei sale. Este vorba de poluarea apelor de suprafaţă şi freatice prin introducerea de substanţe lichide (ape uzate menajere şi industriale, ape de ploaie care au antrenat de pe uscat diferite materii folosite ca îngrăşăminte agricole sau pentru combaterea dăunătorilor vegetali), substanţe solide (nisip, argilă, cenuşă, zgură, rumeguş, etc) şi diferite gaze. Deşi esenţa fenomenului este aceeaşi, poluarea antropica are unele aspecte care o deosebesc cantitativ şi calitativ de cea naturală. Deci, pe când în impurificarea naturală intervin substanţe care, în general, există în mod normal în apă, în cantităţi reduse, substanţe cu care organismele au venit în contact în mod direct în cursul dezvoltării lor, în poluarea antropică, pe lângă acestea, pot interveni şi anumiţi produşi de sinteză organică, substanţe cu care plantele şi animale

Page 9: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

8 acvatice nu au venit niciodată în contact. De asemenea mai pot ajunge în apă şi cantităţi relativ ridicate din “elemente rare”, care, deşi existente în scoarţa pământului, datorită cantităţii lor mici şi răspândirii lor neuniforme, practic vorbind, nu vin în contact direct cu organismele acvatice. În acest tip de poluare, un loc special îl ocupă substanţele toxice, care, în cantităţi foarte reduse, împiedică procesele metabolice ale organismelor sau produc modificări în structura celulară. În mod normal, şi în apele naturale, neimpurificate de om, apar unele substanţe toxice, cum sunt unii produşi de descompunere ai materiei organice sau unele substante toxice secretate de bacterii şi alge, dar în procesul de poluare antropica numărul şi concentraţia lor sunt mai mari, iar efectele negative mai puternice. Faţă de substanţele organice sau anorganice ce pot impurifica în mod normal un bazin acvatic, animalele şi plantele prezintă un grad oarecare de adaptare, contactul cu acestea, într-o măsură mai mare sau mai mică, existând în tot cursul filogenezei. În procesul de formare şi în cursul evoluţiei lor, organismele şi-au elaborat anumite sisteme de protecţie, care fac parte din arsenalul mecanismelor de autoreglare a integrităţii lor. Când este vorba însă de substanţe cu care organismele n-au venit niciodată în contact, asa cum este cazul poluării antropice, proces de dată relativ.recenta, acestea nu au avut timp sa-si elaboreze strategiile contracarare, astfel incat influienta exercitata asupra lor este mai puternica si imbraca forme mai complexe. Unele se comporta ca substante toxice, iar altele nu au o actiune direct vatamatoare, dar, neputand fi descompuse de flora bacteriana, imprima apei anumite caractere care o fac inutilizabila pentru folosintele normale. Dintre toate modurile de impurificare a bazinelor acvatice, cele mai importante sunt produse de substantele aflate in stare de solutie. La randul lor, aceste poluari pot fi de doua feluri:

1 - poluari prin ape uzate menajere si industriale. 2 - poluari prin substante fitofarmaceutice si ingrasaminte agricole.

Caracteristic pentru apele uzate este marea lor diversitate fizico-chimica si deversarea lor organizata prin canale de evacuare, ceea ce face posibila epurarea lor in instalatii speciale. Spre deosebire de apele uzate, ingrasamintele minerale si substantele fitofarmaceutice nu ajung in apele de suprafata prin anumite puncte, ci pe suprafete intinse, antrenarea lor de pe sol avand un character intamplator, neexistand deci posibilitatea de epurare, ci doar de prevenire a poluarii prin masuri organizatorice.

Apele uzate Dupa folosirea apelor in gospodarie, in industrie, in zootehnie, etc., apele incarcate cu cele mai diverse substante chimice si uneori cu caracteristicile fizice schimbate sunt evacuate in apele de suprafata sub mumele de ape uzate sau reziduale. Clasificarea apelor uzate se face dupa originea lor si dupa compozitia lor fizico-chimica.

Dupa originea lor apele uzate sunt: - ape fecaloid –menajere; - ape uzate orasenesti; - ape uzate industriale. Dupa caracteristicile fizico-chimice apele uzate pot fi:

Page 10: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

9 1 o ape cu continut predominant in materii organice, ele cuprinzand

apele menajere si unele ape industriale, ca cele evacuate din industria alimentara.

2 o ape cu continut predominant in materii anorganice in care se situeaza majoritatea apelor industriale.

O pozitie mijlocie ocupa apele orasenesti, in care pot predomina fie substante organice, fie anorganice, in functie de gradul de industrializare a orasului respectiv.

Ape uzate cu continut predominant de materii organice Poluarea organică are loc atunci când cantităţi crescute de componente organice,

care acţionează ca substraturi pentru microorganisme, sunt deversate în cursuri de apă. În dezvolatarea procesului de descompunere a materiei organice, O2 dizolvat din bazinul receptor poate fi consumat cu o rată mai mare decât cea de refacere a sa, determinând epuizarea oxigenului, ceea ce are consecinţe grave asupra compartimentului biotic al râului. Efluenţii organici conţin frecvent cantităţi mai mari de suspensii solide care reduc radiaţia solară necesară organismelor fotosintetizatoare (autotrofe) iar, prin depunere, alterează caracteristicile patului râului transformându-l într-un habitat nepotrivit pentru numeroase nevertebrate. Amoniacul toxic este adesea prezent.

O măsură simplă a potenţialului de oxidare biologică a materiei, pentru dezoxogenarea apei este dată de cerinţa biochimică de oxigen (CBO5).

CBO5-ul este obţinut în laborator prin incubarea probei de apă, timp de 5 zile la 200

C şi determinarea cantităţii de O2 consumat. CBO5 estimează potenţialul de poluare a unei “ape uzate” care conţine o sursă de

carbon organic, potenţial de poluare estimat prin măsurarea cantităţii de O2 folosit de microorganismele indigene dintr-o probă standard.

Efluenţii cu CBO5 crescut pot determina probleme severe în cursurile de apă receptoare.

Poluanţii organici constau în: proteine, carbohidraţi, grăsimi şi acizi nucleici (într-o multitudine de combinaţii). Apa de canal brută conţine 99,9% apă şi 0,1% solide din care 70% sunt substanţe organice (65% proteine, 25% carbohidraţi, 10% grăsimi).

Deşeurile organice de la populaţie şi animalele lor pot de asemenea să fie bogate în organisme patogene provocatoare de boli. Ape fecaloid-menajere. Provenind din din evacuarea dejectiilor umane, de la baie, bucatarie, etc., aceste ape contin materii organice putrescibile, de natura animala si vegetala, in stare proaspata sau in diferite grade de descompunere biochimica, saruri minerale, indeosebi, cantitati relative mari de clorura de sodium provenite din urina, si un numar mare de microorganisme, mai cu seama bacterii. Mai contin hormone, vitamine, sapunuri, si detergenti sintetici.

De obicei, aceste ape se prezinta ca solutii de substante minerale si organice aflate in diferite forme: particule solide plutitoare sau in suspensie, dispersii coloidale sau semicoloidale si in stare de solutii adevarate. Pe masura inaintarii procesului de fermentatie, apar produsi intermediari de descompunere ai protidelor, glucidelor si lipidelor: hydrogen sulfurat, ammoniac, acizi grasi, hidrocarburi aromatice cu miros greu,

Page 11: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

10 ca scatolul, indolul, etc. Exprimata in consum de oxigen la cinci zile (CBO5),

incarcarea organica a acestor ape este cuprinsa intre 200-300 mg/l. Datorita cantitatii mari de substante organice, aceste solutii constituie medii prielnice pentru bacterii. Pe langa bacteriile patogene evacuate de la spitale si sanatorii, exista un numar considerabil de bacterii saprofite, care pot depasi 5 000 000/ml.

Efluenţii din ferme contribuie la creşterea poluării, odata cu cresterea şeptelului. S-a constatat ca 84.000 vaci produc atât de multe deşeuri, egale cu cele produse de

o populatie de 600.000 de oameni. Deseurile animale au un CBO5 de 20.000 mg/l comparativ cu o medie de 350 mg/l a apei de canal umane tratată. O parte substanţială a dietei vacii, în special iarna, este silozul, care parţial este iarbă fermentată. Lichidul silozic este de 200 de ori mai poluant decât apa de canal netratată. Aproape jumătate din incidentele de poluare ale tuturor fermelor sunt cauzate prin efluenţii din silozuri.

Incidentele au încă impacturi severe asupra râurilor. Deversările de la fermele de lapte pot ucide usor păstrăvi maturi din crescatorii. Modurile mai intensive şi mecanizate de a trata recolta vegetală pot, de asemena, produce poluare organica. Recoltarea mecanizată a mazarei, de exemplu, şi în special drenajul de la însilozarea tulpinilor de mazăre pot cauza probleme mari, dar care, totuşi, sunt sezoniere. Un asemnea efluent are un CBO5 de 15.000 mg/l.

De aceea, fermele au determinat creşterea poluării cronice a râurilor, adesea în zone unde apa era anterior de o foarte bună calitate.

S-a produs o creştere a evenimetelor episodice care a avut efecte majore asupra peştilor şi celorlalte organisme vegetale şi animale. Pentru că fermele sunt răspândite pe un areal vast şi adesea sunt mutate, incidentele de poluare sunt dificil de identificat şi administrat.

Fermele piscicole pot deteriora calitatea apei în aval. Este cazul, în special al fermelor de păstrăvi, ce necesită apă curată, dar peştii sunt ţinuţi în densitate mare. Efluenţii ce părăsesc păstrăvăriile sunt bogaţi în solide în suspensie, amoniac, nutrienti rezultati din fecale si hrana in exces, si au un CBO5 ridicat.

Efluenţii mai pot conţine şi alte componente ca: antibiotice, algicide sau fungicide. S-a calculat că efluentul de la o păstrăvărie ce produce anual 200-250 tone de peşte

este echivalent cu cantitatea de apă menajeră provenită de la 1400-5000 de persoane. În general originile efluenţilor organici şi compoziţia lor sunt extrem de diverse,

putându-ne aştepta la o diversitate similară a râului receptor. O trecere in revista a agentilor patogeni care pot fi prezenti in efluentii cu incarcatura organica va fi facuta intr-un capitol separat.

Apele uzate orasenesti provin din amestecul apelor fecaloid-menajere cu unele ape uzate industriale si cu apele pluviale. Cand toate aceste tipuri de ape sunt evacuate impreuna si conduse la statia de epurare, sistemele de canalizare sunt mixte iar cand apele pluviale in totalitate sau partial sunt conduse direct in rau, canalizarea este separata. Compozitia acestor ape uzate variaza de la un oras la altul dupa natura industriilor,cantitatea de apa consumata de locuitori etc. In functie de felul si de numarul industriilor din orasul respective, incarcarea cu materii organice poate atinge valori foarte ridicate.

Page 12: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

11 Cantitatile de materii minerale pot fi mult mai crescute in apele orasenesti decat in cele menajere. Astfel, fosfatii rezultati in urma detergentilor in gaspodarie si in unele industrii sunt mult mai crescuti. Pot aparea apoi saruri de zinc, cupru, crom, mangan, plumb, etc., rezultate din procesele de fabricate ale diferitelor industrii.

În zonele urbane scurgerile menajere, industriale şi de pe şosele pot duce la poluări severe, în special în condiţii de furtună precedată de o perioadă de secetă. Această scuregere urbană poate fi antrenată prin lucrările de canalizare sau poate fi direct deversată în râuri şi pâraie. În primul caz munca de tratare a apei de canal poate fi îngreunată mult în timpul de furtunilor iar efluenţii descărcaţi pot fi de mai mică calitate decât în condiţii normale, cu toate că diluţia este mai mare când bazinul receptor este umflat.

Acolo unde scurgerile urbane sunt drenate direct în râuri, poluarea poate fi severă pentru că drenajul de pe suprafeţele dure este atât de rapid încât poate intra în râul care nu are înca un debit crescut în urma ploii, astfel că diluţia va fi minimă.

Chiar în zonele umede, volumul traficului e atât de mare pe şosele, încât scurgerile pot cauza importante poluări locale în cursurile de apă.

În scurgerile urbane există un prim şuvoi de apă foarte poluată şi multă din aceasta provine din şanţurile de canalizare de pe laturile drumului care au lichide bacteriene spumoase care sunt de obicei anoxice.

Componentele scurgerilor urbane sunt foarte variate, efluenţii fiind bogaţi în: 1 - fecale de câini; 2 - material de suspensie; 3 - metale grele; 4 - cloruri ocazionale risipite la înzăpeziri.

Calitatea scurgerilor este de asemenea foarte variabilă, iar CBO a fost înregistrat cu valori foarte mari, de 7700 mg/l. Se consideră că, odată cu tratarea scurgerilor apei de canal şi deversărilor fabricilor, 70% din chimicalele Golfului San Francisco sunt astăzi derivate din activităţile zilnice ale populaţiei, uleiului şi metalelor de la maşini, chimicalelor utilizate la întreţinerea pajiştilor caselor etc., care sunt spălate netratate în cursurile de apă datorită drenajului furtunilor.

Apele uzate industriale pot fi clasificate in doua categorii: cu continut predominant de materii organice sau de materii anorganice.

Ape uzate cu continut predominant de materii organice. Cea mai importanta ramura de industrie care evacueaza ape uzate cu mare continut de materii organice putrescibile este industria alimentara. Fabricile de lapte, amidon, zahar, spirt, conserve, bere, drojdie de bere, abatoareetc.,evacueaza ape foarte incarcate cu materii organice, valoarea CBO5 putand atinge cateva grame la litru. În apele uzate de la fabricile de zahăr se găsesc resturi de sfeclă, nisip (ape de spălare şi transport), substanţe organice în soluţie, îndeosebi zahăr, pentoze, substanţe proteice etc. (apele de difuzie). De asemenea mai conţin urme de amoniac, săruri ale acidului azotic şi cantităţi reduse de saponine. Încărcarea organică a acestor ape uzate este foarte mare, valoarea CBO5 depăşind 3000 mg/l. Fabricile de amidon şi de drojdie de bere evacuează ape uzate cu caracteristici asemănătoare celor de la fabricile de zahăr, având un conţinut ridicat de glucide şi protide, valoarea CBO5 fiind de 2000 – 3000 mg/l.

Page 13: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

12 Foarte încărcate cu substanţe organice putrescibile sunt apele evacuate de către fabricile de preparate lactate şi lapte praf. Ele conţin resturi de lapte, brânză, zer şi unt. Uneori se pot întâlni şi germeni patogeni. Abatoarele evacuează ape uzate cu resturi de carne, sânge, grăsime şi conţinut stomacal al animalelor tăiate. De la vitele bolnave pot proveni şi bacterii patogene, îndeosebi bacilul antraxului. Întreprinderile de industrie uşoară caracterizate prin ape uzate cu mare încărcătură organică sunt tăbăcăriile şi fabricile de textile. Apele uzate de la tăbăcării, pe lângă substanţe organice, mai conţin şi săruri de crom şi arsen, hidrogen sulfurat, amoniac şi chiar germeni patogeni (bacilul antraxului). Din industria textilă provin ape încărcate cu uleiuri, coloranţi, gume, săpunuri, resturi de fibre etc. Industriile de celuloză şi hârtie evacuează ape încărcate cu cantităţi mari de leşii sulfitice, bogate în pentoze, hexoze, aminoacizi, apoi furfurol, compuşi ai sulfului, coloranţi, fibre de celuloză etc.; fabricile de cauciuc sintetic evacuează acizi graşi, aldehide, alcooli superiori, uleiuri, acetilenă, săruri de calciu, sodiu, aluminiu, hidrogen sulfurat etc. Printre industriile chimice care evacuează ape cu conţinut de substanţe organice neputrescibile mai sunt şi industriile petroliferă, petrochimică, fabricile de îngrăşăminte chimice, de coloranţi etc. Ape uzate cu conţinut predominant de materii anorganice Dintre acestea sunt apele de mină şi apele evacuate de unele industrii, ca: industria siderurgică, industria de prelucrare a metalelor neferoase şi industria metalurgică. Apele de mină conţin cantităţi ridicate de săruri feroase şi ferice, sulfaţi de aluminiu, de calciu şi de magneziu, iar uneori chiar acid sulfuric. Aciditatea lor mare (pH = 2 – 4,5) se datoreşte oxidării atmostferice a piritelor sau acţiunii bacteriilor Oxidarea sulfatului feros în sulfat feric se datoreşte bacteriilor feruginoase şi sulfuroase. Apele de mină din industria carboniferă mai conţin săruri de magneziu, nichel, mangan sau arsen. De la staţiile de spălare a cărbunilor provin ape încărcate cu mari cantităţi de suspensii: materii argiloase, praf de cărbune etc. De la staţiile de flotare a minereurilor neferoase rezultă ape cu săruri de plumb, zinc, cupru, fier, arsen, reactivi de flotare (ulei de pin, crezoli, xantaţi), cianuri etc. Caracteristice sunt cantităţile mari de “steril”, care, depunându-se în albia râului receptor, distrug complet fauna bentală. Din industria siderurgică se elimină diferite categorii de ape uzate. Astfel, de la uzinele coxochimice provin ape cu fenoli, gudroane, amoniac, cianuri şi cantităţi mari de suspensii minerale. De la epurarea gazelor de furnal, granularea zgurei, turnarea pe bandă a fontei etc. rezultă ape bogate în cianuri, rodanuri, fenoli, sulfaţi, hidrogen sulfurat etc. Din industria de metalurgie prelucrătoare provin ape uzate încărcate cu săruri de fier, cupru, zinc, nichel, mangan, crom, cu cianuri etc. Lista industriilor care evacuează ape uzate este foarte lungă, iar numărul impurificatorilor organici şi anorganici extrem de mare. În afară de deversarea organizată a apelor uzate neepurate sau insuficient epurate, în apele de suprafaţă mai există încă diferite alte surse de impurificare, reprezentate prin descărcări de gunoaie, scurgeri de pe şosele, topirea cânepei şi inului direct în albia râurilor, spălarea şi dezinfectarea oilor şi a vitelor, aruncarea de zgură, cenuşă, rumeguş de lemn de la unele inteprinderi, diferite nămoluri, borhot etc. Mai sunt apoi descărcări

Page 14: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

13 accidentale de la garaje, depozite de petrol, diferite şantiere, spălarea unor cazane sau bazine, avarii ale valelor petroliere etc. Când râurile receptoare au debite mici, evacuările neorganizate, întâmplătoare de materii organice şi minerale pot fi extrem de dăunătoare, ducând la poluarea gravă a acestora.

POLUAREA BIOLOGICĂ ORGANISMELE PATOGENE In ţările în curs de dezvoltare, acolo unde fondurile pentru tratarea scurgerilor

menajere nu sunt disponibile, deversarea apei uzate brute în apele costiere rămâne o problemă majoră. Aproape 1/3 din bolile din lume sunt rezultatul aprovizionări deficitare cu apă şi proastei salubrităţi publice. Aprovizionarea cu apă potabilă a milioane de oameni rămâne o prioritate esenţială.

Bolile contractate din apă ucid în fiecare an aproximativ 25 milioane de oameni, majoritatea din ei copii, în timp ce mai multe milioane sunt debilitaţi prin bolile transmise prin apă. Contaminarea cu fecale a apei poate determina aparitia unei varietati de organisme patogene ce numără: bacterii, virusuri, protozoare, helminţi (Tabel 1).

Exista 4 clase de boli legate de apă, boli care reprezinta un pericol potential major în multe părţi ale lumii. Clasa 1 reuneşte adevăratele boli aparute datorita apei contaminate si care sunt contractate prin ingestia de apă ce conţine organisme patogene, datorită contaminării acesteia cu fecale. Exemple: holera, febra tifoidă, hepatita A. Clas a 2 include boli care reprezinta infestări indirecte, asociate cu lipsa igienei personale, boli a caror incidenta poate fi redusa prin aprovizionarea cu cantităţi adecvate de apă pentru îmbăiere şi spălare. Pentru a controla aceste boli este necesara aprovizionarea populaţiei cu apă suficientă şi de caliatate rezonabilă. In acest caz, o calitate bacteriologica superioara a apei este o consideraţie secundară.

Clasa 2 include: 1 - toate bolile din clasa 1 şi alte variate boli diareice; 2 - unele infecţii ale ochilor (de exemplu, trachoma);

- unele infecţii ale pielii (de exemplu, pecinginea ); 1 - infecţii transmise de păduchi şi acarieni.

Clasa 3 reuneşte boli date de helminţii care îşi petrec o parte din ciclul de viaţă în apă. Clasa 4 reuneşte boli care necesită o insectă vectoare, legată de apă (exemplu: febra tifoidă, malaria, filariozele) deşi acestea nu sunt necesar asociate cu apele poluate. Tabel 1. Boli legate de apă şi organismele care le produc Grupa organismului patogen Specia patogena Boala sau simptomele produse

Bacterii Salmonella typhi febra tifoida S .para typhi febra paratifoida Salmonell spp. gastroenterite Shigella spp. dizenterie bacteriana Vibrio cholerae holera Escherichia coli gastroenterite

Page 15: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte
Page 16: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

14 Leptospira ichterohaemorragiae boala Weil

Campylobacter spp. infectii intestinale Francisella tularensis frisoane, febra, slabiciune Mycobacterium tuberculoza Virusuri Enterovirusuri poliomelita, boli respiratorii,

meningie si infectii hepatice

Rotavirusuri diaree si enterite Protozoare Entamoeba

histolytica dizenteria amoebiana

Giardia intestinalis diaree, malabsorbtie Naegleria fowleri meningoencefalita amoebiana

Cryptosporidium spp diaree Helminti Diphyllobothrium

latum teniaza

Taenia saginata teniaza Schistosoma spp. bilhartioza Clonorchis sinensis Clonorchoza Dracunculus medinensis Vierme de Guinea

Bacteriile Genul Salmonella poate produce gastroenterite acute cu: diaree, febră, vomă.

Salmonella typhi este cea mai virulentă specie responsabilă de febra tifoidă. Aproximativ 200 de tipuri distincte imunologic (serotipuri) de Salmonella sunt patogene la om şi la turmele de animale. Infecţiile încrucişate între om şi animale pot apare “via” apă poluată. Deversarea pe pământ a apei uzate, netratate, şi utilizarea ei pentru irigarea culturilor poate fi o sursă de infecţie. În Maroc, 33% dintr-un grup care folosea o astfel de apă au fost infestaţi. Băieţii sub 10 ani au fost cei mai afectaţi, probabil plăcându-le să se joace în locuri unde erau deversate ape uzate netratate.

În mod curent, o creştere a răspândirii Salmonellei apare datorită condiţiilor moderne de viaţă: producerea în masa a hranei sau servirea mesei în comun. Salmonelele pot supravieţui la o animită distanţă în aval faţă de sursă. Concentraţia mare de pescăruşi care se hrănesc cu resturi primite „bacşiş” şi cocoţarea lor pe rezervoarele de apă duc la eliberarea unui mare număr de salmonele şi streptococi prin fecalele eliminate de acestia în apa rezervoarelor.

Shigella (S. dysenteriae şi S. sonnei) produce o diaree acuta. Agentul patogen pare a fi exclusiv asociat cu omul, fiind transmis prin consumul de apa şi hrană contaminate cu fecale. Netratată, boala poate produce moarte în 15% din cazuri.

Leptospiroza este o infecţie acută a ficatului, rinichilor şi sistemului nervos central, boala fiind dată de un grup de 100 de serotipuri de bacterii mobile, spiralate. Gazda primară este reprezentată de rozătoarele care conţin parazitul localizat în rinichi. Gazda

Page 17: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

secundară este omul care traversează sau înoată în apa contaminată de urina rozătorului. Majoritatea cazurilor apar datorita rănilor tegumentare care sunt expuse apei contaminate. Boala Weil este o formă de leptospiroză gravă produsă de sistemele de canalizare sau râurile ce primesc efluenţi unde se adună şobolanii. Simptomele apărute

Page 18: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

15 după contactul cu apa infestată trebuie raportate de urgenţa medicului. Boala poate

fi fatală. Gastroenteritele şi diareea, în special, la copii mici pot fi provocate de 4 grupe

diferite şi variate de serotipuri de Escherichia coli. Majoritatea infecţiilor urinare ale adulţilor este de asemenea provocată de E. coli, deşi infecţia urinară apare mai degrabă prin răspândirea de E.coli din propria floră intestinală, decât din aprovizionarea cu apă. Turiştii aflaţi în concedii în străinătate suferă adesea de diareea călătorilor (răzbunarea lui Montezuma sau burta Delhi) care este provocata de rase enterotoxogenice de E.coli sau serotipuri care anterior n-au fost întâlnite de către victime.

Până în 1970, Campylobacter, s-a crezut că este cauza comună a epidemiilor de infecţii intestinale care mimează dizenteria dată de Shigella. La copii dă diareea cu vizibile fecale însângerate. Gazdele naturale sunt păsările, în special păsările de curte. Boala poate să existe la câini şi pisici tinere.

Vibrio cholerae dă holera (boală intestinală acută ce poate fi letală în câteva ore de la atac). Agentul patogen trăieşte în peretele intestinal şi produce o exotoxină proteică ce are 2 subunităţi (A şi B). Subunitatea B se leagă de receptorii de pe suprafaţa celulelor peretelui intestinal, în timp ce subunitatea A acţionează ca un imitator hormonal, făcând ca celulele să crească secreţia de apă şi de ioni de sodiu, bicarbonat şi potasiu. Acest fluid părăseşte apoi corpul ca o diaree de “orez-apă”, ce ajută la diseminarea bacteriei producând şi o puternică deshidratare, care netratată poate fi fatală.

Holera este sub control în ţările unde este răspândit larg, tratamentul apelor uzate, dar este frecventă în multe părţi ale lumii iar epidemiile apar când au loc dezastre (foamete, cutremure, inundaţii). O epidemie de holeră a avut loc în Peru în 1991 unde provizia de apă potabilă şi deversarea apelor uzate nu au ţinut pasul cu creşterea populaţiei. Epidemia a stopat turismul, în timp ce exportul de fructe şi vegetale a încetat. ACEST LUCRU A COSTAT ECONOMIA PERULUI 1 BILION $ ÎN DOAR 10 LUNI. COSTUL ECONOMIC TOTAL AL ŢĂRII ÎN URMA EPIDEMIEI A FOST MAI MARE DE TREI ORI DECÂT INVESTIŢIILE DE ÎMBUNĂTĂŢIRE A APROVIZIONĂRII CU APĂ SI A SALUBRIZĂRII DÎN TIMPUL DECADELOR ANTERIOARE.

Holera este frecventă în Bangladeshul suprapopulat şi inundat. Vibrionul este mai numeros în intestinul copepodelor ale căror populaţii sunt cele mai numeroase în planctonul care înfloreste primăvara şi toamna. “Înflorirea” planctonului e invariabil urmată de epidemia de holeră. Fierberea apei de băut pentru a distruge copepodele, cât şi vibrionul, s-a dovedit a nu fi o soluţie la îndemână, intrucat combustibilul este prea scump. Populaţia a constatat că filtrând apa de băut prin patru straturi de material de sari se înlătură mai mult de 99% din bacterii, ceea ce reduce drastic incidenţa bolii. Dacă materialul este agăţat să se usuce la soare, bacteriile prinse în el sunt ucise în 2 ore, iar sari-ul şi-l pot permite şi cele mai sărace familii.

Mycobacterium tuberculosis este responsabil de tuberculoză. Transmisia prin apă nu pare a fi comună, dar aceasta, în parte poate fi dată de timpul lung dintre infecţie şi apariţia simptomelor, care fac originea bolii greu de stabilit în orice incident particular. Bacilul tuberculozei este capabil să supravieţuiască în apă timp de numeroase săptămâni.

Boala legionarilor este numită astfel, după o epidemie din Philadelphia dîn 1976, când 183 de delegaţi dintr-o convenţie militară au căpătat pneumonie iar 29 din ei au decedat. A fost nevoie de şase luni de investigaţii epidemiologice şi microbiologice

Page 19: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

16 pentru a găsi agentul patogen, Legionella pneumophila, necunoscută anterior.

Legionelele există natural în bălţi, dar varietăţile patogene colonizează apa din aparatele de aer condiţionat, din condensatoare, duşurile băilor şi din alte dispozitive. Bacteria devine un patogen oportunist când minusculele picături de apă infestate din aceste surse sunt inhalate. Aceste bacterii pot supravieţui şi se pot multiplica în protozoare amiboide, care apoi pot acţiona ca vectori ai bolii. Boala poate fi prevenită dacă sistemele de apă din marile clădiri sunt regulat curăţate. Acest lucru se face prin clorinarea continua a apei şi mentinerea temperaturii ei la peste 550 C. Aproape 1/3 din cele 200 de cazuri diagnosticate în Marea Britanie au fost contractate din străinătate. Virusurile

Virusurile par a supravieţui în apă pentru mai mult timp decât bacteriile fecaloide, iar tratamentele moderne ale apei în care este utilizată clorinarea sunt eficiente.

Hepatita infecţioasă este endemică în multe ţări şi din cele 2 tipuri principale, hepatita A este transmisă prin apa contaminată. Ca şi holera, ea “prosperă” în timpul dezastrelor, cum sunt inundaţiile sau în campusurile de refugiaţi. Virusul hepatitei A este relativ rezistent la clorul utilizat în procesele de tratare a apei. In SUA aproximativ 87% din epidemiile virale legate de apă sunt datorate hepatitei A.

Virusul poliomelitei poate, ocazional fi transmis prin apă, dar principalul mod de transmitere se face prin contactul personal. Enteritele pot fi datorate coxsackievirusurilor şi ecovirusurilor iar epidemiile se dezvoltă rapid, dacă alimentările cu apă sunt contaminate cu ape uzate si netratate.

Rotavirusurile pot fi transmise tot prin apa contaminată, fiind sursa principală de diaree la adulţi şi copii. Se crede că 50% din cazurile de diaree acută la copii sub 2 ani sunt datorate rotavirusurilor, având ca rezultat 6 milioane de decese anuale, în ţările în curs de dezvoltare. Ele pot fi implicate în apariţia, la adulţi, a “diareei călătorilor” (Gerba et al., 1995). Protozoarele Dizenteria amoebiană dată de Entamoeba histolytica este endemică la tropice şi subtropice. Contaminarea apei de băut se face prin chiştii din fecale (este ruta principală de infecţie). Trofozoitul (un alt stadiu al ciclului evolutiv) poate pătrunde în vasele limfatice şi sanguine de unde este apoi transportat în ficat, plămâni şi creier. El poate produce ulcere intestinale şi abcese hepatice. Infecţiile cronice rezultă în episoade recurente de diaree, acompaniată de sânge şi mucus, episoade ce alternează cu constipaţia.

Giardia intestinalis producee diaree şi o reducere a absorbţiei nutrienţilor şi vitaminelor de către peretele intestinal al gazdei.

O rasă patogenică de Naegleria fowleri este contractată prin înotul în apele calde ale micilor lacuri, piscinelor sau estuarelor poluate, producând o rară, dar fatală meningoencefalită amoebiană.

Cryptosporidium este un protozoar patogen în plină expansiune. Acesta se multiplică în intestin, producând dureri stomacale, vomă, diaree şi febră. Boala se atenuează de obicei în 3 săptămâni, dar anumite grupuri, incluzând copii, vârstnicii şi indivizii imunocompromişi, care suferă de leucemie sau SIDA sunt afectaţi mult mai sever şi aproape fatal. În prezent nu se cunoaşte tratamentul. Parazitul trăieşte în

Page 20: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

17 intestinul exemplarelor şeptelului şi trece cu fecalele în mediu, unde sporii

(oochiştii) pot supravieţui 18 luni. Poate produce epidemii severe. Cryptosporidium este rezistent la clor, iar testele standard utilizate de autorităţi

înainte de 1990 pentru a monitoriza apa potabilă nu-l detectează. Pentru a obţine o probă, 1000 litri de apă trebuie centrifugată iar organismul patogen poate fi identificat prin inginerie genetică utilizând anticorpi poli- şi monoclonali. Cheltuielile curente în UK pentru a îndepărta Cryptosporidium din apa potabilă prin filtrare se ridică cam la 8 milioane £ pe an dar se estimează că suma ar putea creşte la 66 milioane £ pe an pentru a se conforma noilor reglementări cu privire la tratamentul apelor uzate. Viermii paraziţi

Aceştia includ nematodele (viermii cilindrici) şi plathelminţii (cestodele şi trematodele). Ouăle acestor paraziţi trec în mediu prin fecalele şi urina gazdei şi sunt rezistente adesea la procesele de tratament ale apei uzate. Un vierme adult poate depune 1 milione de ouă pe zi. Ciclurile lor biologice implică adesea o gazdă intermediară.

De exemplu, Taenia saginata parazitează la bovine care se infestează păscând pe pajişti udate cu ape uzate netratate sau prin adăpatul cu apă contaminată de efluenţi netrataţi.

Dracunculus medinensis (nematod) este prevalent la tropice. Femela are cam 1,3 m lungime, trăieşte sub tegumentul membrelor inferioare şi produce o băşică în apropierea gleznei care, atunci când este imersată în apă, se sparge eliberând un număr mare de larve. Acestea infestează copepodele iar ciclul se completează atunci când omul bea apă nefiltrată care conţine copepode infestate.

La om, Schistosomiaza (bilharţioza) este provocată de trei specii de nematode: 1 - Schistosoma mansoni (în Africa şi America de Sud); 2 - S. haematobium -în Africa (şi în bazinul mediteranean); 3 - S. japonicum – în Orientul îndepărtat; există şi la animale.

Cam 300 de milioane de oameni sunt afectaţi de boală în regiunile tropicale. Este o boală debilitantă care, deşi nu este adesea fatală, produce o slăbiciune generală a suferinzilor şi pierderi economice anuale de sute de milioane de dolari. Ouăle viermelui trec prin fecale sau urină şi ajung în apă, dezvoltându-se în miracidii (larve) ce infestează melcii. În melci apar cercarii, care părăsesc gazda şi penetrează tegumentul omului ce se găseşte în apă. După o lungă migraţie prin corpul uman, fiecare parazit se fixează şi produce ouă în sistemul venos (S. haematobium în vezica şi tractusul urinar; S. mansoni în sistemul sanguin portal al intestinului şi ficatului). Simptomele finale ale celor 3 specii patogene depind de locul de fixare şi efectele dăunătoare ale celor 3 tipuri diferite de ouă. O singură persoană infestată, la care ouălele sunt eliminate prin fecale sau urină poate contamina un râu întreg, dacă există o abundenţă de melci-gazda adecvaţi pentru a perpetua parazitul şi deci boala. Incidenţa bilharţiozei pare să fie influenţată de schimbări în utilizarea terenurilor. Odată cu umplerea Lacului Nasser din spatele Barajului Aswan din Egipt, terenul înconjurător este irigat acum prin canale şi şanţuri, si nu prin inundări sezoniere. Aceasta a condus la apariţia unei mari populaţii de melci gazdă, care acum au asigurat un habitat permanent. In acest caz incidenţa bolii a crescut mult.

Page 21: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

18 Defrişarea pădurilor şi dezvolatarea agriculturii, în Africa, a dus la apariţia lui S. haematobium, pentru că noile condiţii au permis melcului-gazda Bulinus rohlfsi să se răspândească (Bitton, 1999).

In apele uzate mai pot fi intalnite oua ale urmatorilor viermi: Ascaris lumbricoides, Trichuris trichiura, Enterobius vermicularis, Hymenolepis nana, Taenia solium, T. saginata, T. echinococcus, Diphyllobothriun latum. Apele fecaloid-menajere se caracterizeaza prin continutul mare de substante organice in diferite stadii de descompunere si prin potentialul lor pathogenic si infestant ridicat.

MONITORINGUL APEI IN PREVENIREA ORGANISMELE PATOGENE Apa potabilă trebuie să nu conţină organisme patogene, însă contaminarea

microbiană a apelor de baie, situate aproape de scurgerile apelor uzate deficitar tratate este responsabilă de răspândirea bolilor gastrointestinale epidemice, la fel de bine ca şi de infecţia tegumentului, urechilor şi tractului respirator. Patogenii însăşi pot exista doar în număr redus, sau pot apare intermitent, astfel că o serie de indicatori microbiologici de poluare fecaloidă trebuie utilizaţi. Un indicator de poluare fecaloidă trebuie să satisfacă anumite criterii:

1 - trebuie să fie un membru al florei intestinale a animalelor homeoterme; 2 - trebuie să fie prezent când patogenii sunt prezenţi şi absenţi în probele

necontaminate; 3 - trebuie să fie prezent în număr mai mare decât patogenii pentru a uşura

detecţia lui; 4 - trebuie să fie cel puţin egal de rezistent la condiţiile de mediu ca şi patogenul

şi la dezinfectia apei potabile sau a celei uate.; 5 - nu trebuie să se multiplice în mediu, astfel că raportul patogen/indicator

fecaloid într-o probă să fie constant; 6 - trebuie să fie detectabil prin mijloace uşoare şi prin metode rapide şi

necostisitoare;

Cei mai frecvenţi indicatori utilizaţi în poluarea fecaloidă sunt: - bacteriile coliforme (exemplu: Escherichia coli); - streptococii fecali; - Clostridium perfringens.

Bacteriile coliforme sunt gram negative, oxidaz-negative, si sunt capabile sa fermenteze lactoza la 44,50 C. În trecut, numărul total al coliformilor era utilizat ca un indicator al poluării fecaloide dar, acesta nu a reuşit să satisfacă criteriul pentru indicatorii potenţiali patogeni de mai sus, pentru că numeroase tipuri de bacteri coliforme nu sunt de origine fecaloidă.

Citrobacter şi Klebsiella de exemplu, se găsesc în solul nepoluat iar Enterobacter aerogens şi E. cloacae se pot găsi pe vegetaţie. Mai mult, patogeni au fost găsiţi în apă atunci când coliformii erau absenţi. Deasemenea, unii coliformi se pot multimplica în apa curată. Prezenţa în apă a coliformilor fecali, în special de E.coli, este un indicator mai bun de contaminare a apei de canal decât totalul coliformilor. Intotdeauna, in fecalele umane exista un numar mare de coliformi si ei pot fi repede distinsi fata de alti coliformi.

Page 22: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

19 Există o relaţie directă între E. coli numărate şi numărul de organisme patogene

cum ar fi Salmonella. Există, de asemenea, o relaţie între bolile gastrointestinale (vomă, diaree, arsuri stomacale şi febra asociată) la înotători şi densitatea bacteriilor indicatoare din apele de scăldat (fig.1).

Ratele asociate inotului cu simptomele gastrointestinale/1000 persoane Densitatea medie a enterococi/100 ml Fig. 1. Relatia dintre inot si simptomele gastrointestinale si densitatea bacteriilor indicatoare din

apele de scaldat. Liniile punctate ilustreaza limitele de 95% confidenta ale linei de regresie. Trebuie să fim precauţi în utilizarea lui E.coli ca indicator specific al poluării

fecaloide în climatele foarte calde, pentru că aceasta se poate multiplica în apele cu temperaturi mai ridicate.

Anumite bacterii non-fecaloide pot, de asemenea, să se dezvolte la 440 C şi să producă indol, plecând de la tryptone, un crieteriu utilizat în identificarea lui E.coli.

Streptococii fecali Sunt, de asemenea, utilizaţi drept indicatori ai poluării cu fecale şi este posibil de

distins între streptococi umani şi cei din surse animale. Streptococcus faecalis estre streptococul predominant în intestinul uman dar este

relativ rar în intestinul altor animale. Raportul coliformi fecali/streptococi fecali (CF/SF) poate fi utlizat pentru a indica originea contaminării apei. Un raport mai mare decât 4 este un indicator de contaminare umană, iar un raport sub 0,7 indică poluare provenită de la animale.

Clostridium perfringens, bacterie anaerobă producătoare de spori, pare a fi un însoţitor al lui E.coli, în particular, atunci cand este analizata o poluare istorica.

C. perfrigens este mai rezistent la poluarea toxică decât E.coli. S-a arătat (Sorensesn et al., 1989) că sporii de C. perforans pot fi detectaţi în concentraţii descrescătoare la distanţe mai mari de 10 Km în aval de deversarea efluentului contaminat. În contrast, sterptococii coliformi şi fecaloizi variază în limite largi din cauza prezenţei surselor non-punctiforme, în particular, arealele cu cirezi şi facilităţile de hrănire ale animalelor.

Page 23: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

20 De aceea, s-a sugerat că C. perfrigens este un indicator sensibil al descărcărilor de

ape orăşeneşti chiar când sursele agricole ne-punctiforme, de indicatori fecali de bacterii sunt prezente.

Tehnicile de estimare a populaţiilor bacteriene au fost descrise de Pepper et al. (1995), Bitton (1999) şi Scragg (1999). Watkins şi Jian (1997) discută unele metode rapide şi recente de protecţie. Prezenţa bacteriilor fecaloide într-o probă de apă dă informaţii asupra gradului de contaminare al apei datorită omului sau animalelor. Legătura dintre bacteriile indicatoare şi organismele patogene este adesea indirectă, astfel că interpretarea rezultatelor este esenţială.

Mai mult de 100 tipuri de virusuri enterice sunt eliminate in fecalele umane. Uneori, intr-un singur gram de fecale pot fi prezente 106 exemplare de virusi. Ele reprezinta un pericol potential pentru sanatatea umana, acolo unde apele sunt utilizate in scop potabil si recreational, in special pentru unele virusuri ce supravietuiesc proceselor de tratare a apelor uzate. Multe infectii capatate in timpul inotului in ape proaste calitativ pot fi provocate mai degraba, de virusuri decat de bacterii. Virusurile sunt prezente in apa in numar mult mai mic decat bacteriile si pentru a le detecta trebuie sa fie examinate volume mari de apa. De asemenea, ele pot cauza infectii la nivele de contaminare mai scazute decat bacteriile. Nivelul virusurilor in apa raurilor este in general dependent de inputul prin intermediul apelor uzate menajere.

Argumente in favoarea utilizarii virusurilor enterice umane drept indicatori sunt acelea ca ele par mai tolerante fata de mediul acvatic decat bacteriile indicatoare si supravietuiesc mai bine la tratamentul apelor uzate. Pentru ca virusurile pot initia infectii la oameni, la concentratii mici, o indicatie sigura a prezentei lor nu poate fi data de catre bacterii. Procedura de testare de rutina, totusi, trebuie sa se faca usor.. S-a sugerat ca colifagi si bacteriofagi (virusuri care sunt, obligatoriu paraziti intracelulari ai bacteriilor) pot fi siguri indicatori ai calitatii apelor recreative, deoarece numarul lor din probe este corelat direct cu numarul virusurilor enterice si coliformilor fecali.

EFECTUL EFLUIENTILOR ORGANICI ASUPRA APELE RECEPTOARE

Curba depresiei de oxigen

Atunci cand, in mod natural, un efluent cu incarcatura organica este deversat intr-un rau, poluarea organica este redusa sau chiar eliminata gradat datorita activitatii microorganismelor, intr-un mod asemanator cu procesele utilizate in tratarea apelor uzate. In acest proces un rol important il joaca si dilutia, sedimentarea precum si lumina solara. In procesele de autoepurare din rauri, microorganismele fixate au un rol mult mai mare fata de cele aflate in suspensie.

Dezoxigenarea unui rau, ca rezultat al prezentei deseurilor organice, este in general lenta, astfel ca punctul de maxima dezoxigenare poate sa apara la o distanta considerabila, in aval fata de punctul de deversare.

Gradul de dezoxigenare depinde da urmatorii factori:

1 • dilutia care apare atunci cand efluentul este mixat cu apa raului receptor. 2 • cerinta biochimica de oxigen (BOD) a efluientului si a apei receptoare. 3 • natura materialului organic. 4 • incarcatura organica a raului.

Page 24: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte
Page 25: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

21 1 • temperatura 2 • gradul in care se face reaerarea din atmosfera. 3 • concentratia de oxigen dizolvat din apa raului receptor. 4 • numarul si tipurile de bacterii din efluient

Figura 2 ilustreaza curbele generalizate, cunoscute ca curbele depresiei de oxigen si sunt obtinute atunci cand oxigenul dizolvat este plotat in timpul curgerii apei in aval. Curbele se refera la poluari usoare, moderate si masive.

Fig. 2. Efectul unei deversari organice asupra continutului de oxygen din apa unui rau.

Un efluient prost din punct de vedere calitativ contine o concentratie mare de amoniac iar eventuala oxidare a acestuia la nitrit sau nitrat poate produce o si mai mare depresie in curba oxigenului.

Figura 3 ilustreaza un exemplu real a depresiei curbei de oxigen, masurate in aval de deversarea in raul Deben (estul Angliei) in timpul verii a unui efluient tratat. Efluentul atinge standardul necesar, dar in acel an secetos, cand debitul receptorului a fost mic, s-a produs cresterea abundenta a macrofitelor si algelor care s-a suprapus cu preluarea oxigenului din apa.

Daca cerinta de oxigen a efluientului este studiata un anumit numar de zile, se constata ca oxidarea continua foarte rapid, dar apoi incetineste pe o perioada de 15-20 zile. Totusi, in oxidare exista adesea alte doua stadii care pot justifica procentul mare din consumul total de oxygen. Cerinta de oxigen in primele 20 de zile este determinata de oxidarea materiei organice (CBO-ul carbonic), in timp ce mai tarziu cerinta implica oxidarea amoniacului la nitrit si apoi la nitrat.

Pentru a creste rata de aerare si viteza autopurificarii, in aval de deversare sunt amenajate praguri sau stavilare. In combaterea efectelor dezastroase ale poluarii accidentale, in raurile tratate se pompeaza direct oxigen pur.

Punctul de descarcare Distanta in aval de descarcare Oxigen dizolvat % de saturatie Poluare usoara Poluare moderata Poluare masiva 100

Page 26: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

22 Fig. 3. Depresia curbei de oxigen in Raul Deben din estul Angliei, in iulie 1999

Efecte asupra bioticului

Poluarea afecteaza organismele din rau prin scaderea oxigenului disponibil in apa. Acest lucru determina aparitia unor conditii de viata improprii, iar atunci cand poluarea este severa se produce axfixierea organismelor. Turbiditatea crescuta a apei reduce incidenta luminii solare necesara organismelor fotosintetizante. Adesea, deseurile organice se depun pe substrat alterand caracteristicile acestuia. Efectele generale ale unei poluari organice destul de severe sunt ilustrate in figura 4.

1 • 4 A - ilustreaza curba depresiei oxigenului impreuna cu o crestere masiva a CBO-ului, a sarurilor minerale si solidelor in suspensie, la punctual de deversare, urmata apoi de un declin gradat al acestor parametrii datorita aparitiei fenomenului de autopurificare.

2 • 4 B – valoarea maxima a concentratiei de amoniac este inlocuita de cea a nitratului, intrucat nitrificarea continua iar ambele substante (amoniacul si nitratul) sunt diluate gradat pentru ca incarcatura organica se deplaseaza in aval.

3 • 4 C – numarul de bacterii creste semnificativ imediat dupa deversare, dar acestea scad gradat pentru ca substratul lor este curatat. Deasemenea, are loc o crestere mare a fungilor caracteristici apelor poluate organic, care apoi incep sa dispara odata cu reoxigenarea raului. Protozoarele sunt in principal forme bacteriofage, iar numarul lor creste ca raspuns la dezvoltarea in masa a bacteriilor. Ulterior numarul de protozoare scade

Oxigenul dizolvat (mg/l)

Distanta in aval (km)

Page 27: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

23 1 datorita reducerii in numar a bacteriilor. Algele, in special Cladophora (alga

verde filamentoasa, de dimensiuni mari) creste din punct de vedere numeric intrucat are loc restabilirea conditiilor de viata. Condiitiile de iluminare se imbunatatesc iar nutrientii sunt pusi in libertate prin oxidarea materiilor organice. Numarul acestor alge scade apoi treptat pentru ca nutrientii au fort utilizati sau diluati.

2 • 4 D – imediat dupa deversare, fauna caracteristica apelor curate este eliminata pentru ca aceasta este incapabila sa tolereze concentratii scazute ale oxigenului. Viermii caracteristici apelor poluate organic (Tubificidele) pot fi singurele macronevertebrate care se instaleaza imediat, dar in unele cazuri chiar si acestea pot sa lipseasca. Odata cu ameliorarea conditiilor, chironomidele devin abundente iar cind aceste conditii se inbunatatesc populatiile izopodului Asellus devin mari. Odata cu reoxigenarea, populatiile caracteristice apelor curate cresc numericeste si ca diversitate.

Absenta unei specii sau a unui grup particular poate fi un indiciu al poluarii intrucat nu sunt satisfacute chiar toate conditiile de mediu. De exemplu, plecopterele sunt limitate in zonele cu curenti repezi in care exista eroziune a substratului si nu sunt prezente in zone in care curentii sunt mici, chiar daca raurile sunt nepoluate. In lungul raului pot fi recunoscute zone variate, cu organisme animale si vegetale caracteristice.

Microorganismele

Efectul primar al poluarii organice este cresterea numarului de bacterii care utilizeaza deseurile drept substrat. Bacteriile cresc semnificativ in urma deversarii apelor uzate orasenesti, inregistrand valori de 36x 106 / ml. Majoritatea acestor bacterii sunt in suspensie, si doar 10% sunt atasate pe suprafata plantelor. Virusurile pot sa existe in numar semnificativ, majoritatea lor provenind din efluenti.

Page 28: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

24 Fig.4. Efectele unui efluent organic asupra unui rau in aval de deversarea lui:

A – modificari fizice; B – modificari chimice; C – modificari asupra microorganismelor; D – modificari asupra macronevertebratelor bentonice.

Page 29: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

25 In conditiile unei poluari masive se dezvolta o comunitate de organisme cunoscuta ca “fungi ai apelor poluate”. Acestea apar ca produse microscopice atasate, si care pot forma mucozitati sau fuioare de culoare alba sau brun deschis pe suprafata substratului (fig. 5).

Fig. 5. Dezvoltarea fungilor de apa poluata dintr-un rau receptor.

De obicei, acestea sunt bacterii si nu fungi, si care domina comunitatea funcgilor apelor poluate. Microorganismele care alcatuiesc aceasta comunitati sunt listate in tabelul 2 sau in figura 6. De obicei, speciile dominante sunt reprezentate de bacteria Sphaerotilus natans si bacterii zoogleale.

Page 30: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

26 Tabel 2 Organismele tipice care alcatuiesc comunitatea de fungi a apelor poluate organic (dupa

Curtis si Curds, 1971)

Page 31: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

Bacterii

Sphaerotilus natans

Bacterii zoogleale

Beggiatoa alba

Fungi Geotrichum candidum

Leptomitus lacteus

Alge Stigeoclonium tenue

Navicula spp

Fragilaria spp

Synedra spp

Protozoare

Colpidium colpoda

Colpidium campylum

Chilodonella cucullulus

Chilodonela uncinata

Cinetichilum margaritaceum

Trachellophyllum pusilum

Paramecium caudatum

Uronema nigricans

Hemiophys fusidens

Glaucoma scintilans

Charchesium polypinum

Sphaerotilus natans are aspectul unui filament neramificat de celule, filament inconjurat de o teaca de mucilagiu. Teaca permite acestor bacterii sa se ataseze de suprafete solide. Aceasta bacterie utilizeaza drept substrat o mare varietate de compusi organici dar poat utiliza si surse anorganice de azot, desi aceste produse sunt mai putin

Page 32: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

27 bogate decat azotul organic. Atunci cand glucoza sau acetatul sunt utilizate drept

surse de carbon, aceasta bacterie nu se formea sub o concentratie de 1 mg/l a substratului, in timp ce peste aceasta concentratie formarea mucozitatilor este proportionala cu concentratia oxigenului dizolvat. Bacteriile sunt aerobe, dar pot supravietui la concentratii de oxigen sub 2 mg/l.

Comunitatea fungilor apelor poluate se extinde in aval mai ales in timpul iernii, decit in perioadele de vara, intrucat oxidarea materiilor organice din effluent continua mai lent. Dasemenea, bacteriile incluse in acesta comunitate sunt capabile sa consureze mai eficient, la temperature mai scazute, alte bacterii heterotrofe.

Unsprezece specii de protozoare se regasesc in numar mare in comunitatea fungilor din apele poluate (tabel 2). Fig. 6. Cateva din speciile caracteristice din comunitatea fungilor de apa uzata Charchesium sp. este un ciliat pedunculat care tinde sa fie cel mai abundent la capatul inferior al zonei acestor comunitati, acolo unde conditiile determinate de concentratia oxigenului sunt mai bune. Atunci cand este present in numar foarte mare, acest protozoar poate produce inamolirea patului raului pentru ca floculeaza materia in suspensie. Colpidium colpoda si Chilodonella cucullus sunt extrm de abundente in cadrul comunitatii fungulor apelor poluate. Colpidium se hraneste cu bacterii, diatomee, flagellate si produse filamentoase. Algele Poluarea organica mare, dezoxigenarea si lumina scazuta, duc la eliminarea algelor, dar exista o repartitie graduala pentru intrucat conditiile se imbunatatesc iar dezvoltarea populatiilor algale este stimulata de concentratia mare de nutrienti prezenti. Stigeoclonium tenue, alga filamentoasa, este comuna in imediata zona a poluarii. Aceasta alga este prezenta in cantitati mari si in comunitatea fungilor apelor poluate. Speciile caracteristice zonelor restabilite sunt speciile de diatomee: Nitzchia palea si Gomphonema parvulum. Cianobacteria Chamaesiphon sp., alga verde Ulvella frequens si diatomeea Cocconeis placentula apar in momentul cand poluarea a fost dispersata. Pentru reabilitarea completa a conunitatilor algale din raurile poluate este necesara o distanta relativ mare in aval fata de punctual de deversare al efluentului.

Page 33: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

28 Diversitatea speciilor de alge din apele curate poate fi variabila. Intotdeauna mediile greu poluate au comunitati mici ca numar de specii pentru ca speciile sensitive sunt eliminate treptat cu cat incarcatura poluanta creste. Totusi, la nivele de poluare organica scazuta speciile tolerante tind sa creasca cu toate ca conditiile nu sunt atat de severe, pentru a produce o scadere mare a speciilor sensitive Raurile mediu poluate pot astfe sa posede o diversitate algala mare. Alga verde filamentoasa, Cladophora, devine abundenta in zona de restabilire a conditiilor de mediu si formeaza paturi dense pe substrat, unde asigura atat covorul cat si hrana pentru nevertebrate. Cresterea densa a acestei alge in zona reabilitata din punct de vedere a poluarii este legata de cresterea concentratiei de nutrienti, dar si de alti factori care sunt probabil implicati. Cladophora poate fi atat de prolifica in raurile inbogatite organic incat dezoxigeneaza apa in timpul noptii si provoaca moartea pestilor. Macrofitele Macrofitele sunt afectate defavorabil de catre poluarea organica si pot fi eliminate de evenimentele de poluare severa. Incarcatura de solide in suspensie reduce lumina solara si prin depunerea prin sedimentare poate face substratul instabil. Atunci cand conditiile din aval se inbunatatesc, aportul bogat in nutrienti poate produce o mare diversitate specifica. In poluarea organica se inregistreaza un declin si o disparitie a speciilor mai sensibile, concomitant cu o descrestere generala a bogatiei in taxoni, si o crestere a oricarei specii tolerante la poluare. Singura specie a carui areal pare a fi larg in urma poluarii organice este Potamogeton pectinatus, care este foarte toleranta. Dintre speciile de macrofite care au fost descrise ca tolerante, fiind comune atit in raurile curate cat si in cele poluate fac parte Mimullus guttatus, Potamogeton crispus, Schoenoplectus lacustris, Sparganuim emersum si S. erectum. Ulterior s-au mai descris alte sapte specii tolerante la acest tip de poluare. Figura 7 ilustreaza distributia unor macrofite din raul Mersey din nord-vestul Angliei. Acest rau are trei afluenti: Goyt, Tamisa si Etherow.

Page 34: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

29 Fig. 7. Distributia unor macrofite in raul Mersey (dupa Holland si Harding, 1984).

1 • Raul Goyt primeste cele mai multe deseuri industriale, incluzand efluenti de la fabricile de textile. Poluarea incepe din capul raului si, desi exista unele inbunatatiri in aval, calitatea apei este inca slaba la confluenta cu raul Mersey.

2 • Raul Tamisa este delimitat pe ambele maluri de obiective industriale si urbane pe toata lungimea sa. El primeste efluenti de la cinci unitati care trateaza industrial apele acestora, dar si de la numeroase deversari de canale. In portiunea sa inferioara se dezvolta continuu produse ale fungilor caracteristici apelor uzate.

3 • Raul Etherow poseda o apa de calitate mai buna decat afluentii sai, dar apa sa se deterioreaza la confluenta cu Goyt, iar Mersey ramane cu o apa de calitate proasta pana la deversarea in estuar.

In general, in capurile de apa, vegetatia acvatica este bogata si dominata de briofite. De exemplu capatul lui Goyt suporta o macroflora diversa si densa, dar portiunea sa mijlocie primeste efluenti poluati sever de la fabricile de textile, iar aici toate macrofitele sunt absente. Apoi, in aval are loc o crestere in diversitatea covorului vegetal. Comunitatile de plante parcurg schimbari rapide in ceea ce priveste distributia asa cum este ilustrat in modelul de distributie si abundenta din figura 7. Relativa abundenta a muschilor Rhinchostegium riparoides si Amblystegium riparius pare sa fie in legatura cu poluarea organica. In apele nepoluate nu exista nici una dintre aceste specii. Odata cu imbogatirea in nutrienti isi face aparitia Rhinchostegium riparoides, iar cu cresterea concentratiei nutrientilor apare si Amblystegium riparius. Cu cat poluarea devine mai severa, Rhinchostegium intra in declin, fiind urmat apoi de Amblystegium, iar la o poluare

Page 35: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

30 mai mare, nici una dintre aceste specii nu mai este prezenta. Distributia in mozaic a

genului Cladophora este legata mai degraba de contaminarea cu metale grele, decit de poluarea organica. Extinzand efectele poluarii asupra macrofitelor, exista numeroase caracteristici naturale ale raurilor cum ar fi: tipul de substrat, regimul debitului, viteza curentului, chimismul apei, care fac dificila legatura dintre o comunitate particulara de plante si poluarea organica, in afara de cazul cand sunt comparate rauri vecine cu caracteristici similare, dar cu incarcatura de poluanti diferita. Nevertebratele

In apele poluate protozoarele domina comunitatile de animale, acolo unde oxigenul reprezinta un factor limitator sever, iar unele dintre speciile de protozoare au fost deja enumerate in cazul discutiei despre comunitatile de fungi caracteristice apelor poluate. Este dificil de evaluat raspunsul comunitatilor de protozoare la prezenta poluarii deoarece un mare numar de specii ajung in rauri, de pe terenurile invecinate, odata cu apele pluviale. In efluenti, protozoarele pot ajunge in urma proceselor de tratament secundar al apelor uzate. Este, deci, greu de distins in cadrul faunei de protozoare, membrii naturali de cei intrusi. Poluarea severa afecteaza, mai degraba, toate grupele taxonomice de macronevertebrate decat speciile individuale. Diferentele specifice devin importante doar in cazul unei poluari medii. In general, organismele asociate cu zonele aluvionare ale raului sunt cele mai tolerante la poluarea organica, in timp ce speciile asociate cu substantele erodate si cu curenti de apa rapizi sunt cele mai sensitive. Inamolirea substratului raului datorita solidelor sedimentate afecteaza branhiile speciilor care sunt associate cu substratele erodate. De exeplu, efemeropterul Rhitrogena semicolorata si Ephemerella ignita sunt sensibile in special la depunerea aluviunilor. Deasemenea, nevertebratele din apele curgatoare repezi, au rate metabolice mai inalte fata de cele din ape lente si din aceasta cauza tind sa fie mai sensitive la scaderea oxigenului dizolvat din apa. Adaptarile respiratorii ale nevertebratelor acvatice sunt analizate de catre Williams si Feltmate (1992), precum si de Giller si Malmqvist (1998). In apele greu poluate, tubificidele sunt in mod frecvent foarte abundente, avand adesea densitati de peste 106 indivizi/m2. Specii succesive de tubificide sunt eliminate deoarece conditiile devin din ce in ce mai severe, iar in conditii drastice de poluare doar Limnodrilus buffmeisteri si/sau Tubifex tubifex mai pot rezista. Pentru aceste doua specii efluentul ofera un mediu ideal de hranire si adapost, in timp ce absenta pradatorilor permite acestor populatii sa creasca necontrolat. Succesul in aceste medii este datorat abilitatii lor de a respira la concentratii foarte mici ale oxigenului dizolvat. Figura 8 ilustreaza ca rata de respiratie la Tubifex tubifex si Branchiura sowerbyi este aproape neafectata de concentratii de oxigen dizolvat mai mici de 20% din aerul saturat.

Page 36: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

31 T.tubifex 200 C

100

40 60 80 % aer saturat

Fig. 8. Rata consumului de oiygen fata de concentratia oxigenului dizolvat, ca % din aerul saturat, la doua specii de tubificide (Tubifex tubifex si Branchiura sowerbyi) (dupa Aston, 1973). Tubificidele au o hemoglobina care are o afinitate foarte mare pentru oxigen . La Tubifex tubifex, hemoglobina manifesta un effect Bohr negativ, ceea ce inseamna ca oxigenul poate fi preluat la un pH scazut, atunci cand continutul de bioxid de carbon este mare, caz frecvent in apele poluate organic. Pigmentul are rol in transportul oxigenului, dar pare sa nu posede capacitatea de a stoca gazul in vederea utilizarii acestuia in perioadele de anoxie prelungita. Tubificidele pot supravietui in conditii anaerobice pana la patru saptamani, iar in acest timp pot metaboliza anaerobic glicogenul. Deasemenea, ele pot sa se hraneasca si s-a depuna coconi in conditii de tensiuni mici ale oxigenului. Naididele pot sa raspunda la poluarea organica printr-o crestere mare in numar, in special pe un substrat pietros. Nais elinguis pare tolerant la poluare si poate creste in numar extrem de mare in aval de deversarea organica. Pentru ca in aval de deversarea materialului organic, apa devine mai oxigenata, tubificidele descresc in abundenta fiind inlocuite de catre Chironomus riparius, care nu poate face fata conditiilor de oxigen atat de scazute, tolerate de catre tubificide. Zona chironomidelor include, inafara de C. riparius, si Tanypodidele carnivore, care se hranesc cu tubificide mici si chironomide. Densitatea chironomidelor poate depasi 50 000 indivizi/m2 in aval de deversarea organica. Exuviile pupale care plutesc pe suprafata apei dupa eclozarea adultului, pot fi folosite pentru a caracteriza distributia chironomidelor in rau. Figura 9 ilustreaza dominatia lui Chironomus riparius asupra comunitatatii de chironomide, in urma deversarii apelor uzate.

O2 consumat μl h-1mg-1

greutate uscată

Page 37: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

32 300 500 700

distanta in aval (m) Fig. 9. Procentul de exuvii pupale de Chironomus riparius din numarul total de exuvii, inainte si dupa punctull de deversare a unui effluent organic in Raul Chew (dupa Wilcon si McGill, 1977) Aceasta specie este absenta in apa curate din amonte de deversare. Pentru ca apa se autopurifica in aval, populatia de chironomide se reduce gradat pana la disparitie, la aproximativ 1 Km dupa punctual de deversare. Exuviile pupale de chironomide pot fi utilizate pentru a detecta sursele punctiformr de poluare organica. Ciclul evolutiv la C. riparius, cu multe generatii pe an, impreuna cu selectia locurilor de ovopozitare, ofera speciei numeroase oportunitati anuale de a invada o zona potrivita, ca rezultat al poluarilor temporare, cauzate de deversarile organice de la gospodariile taranesti sau de la ferme. Ca si tubificidele, Chironomus poseda hemoglobina, dar valoarea acesteia atinge 25% din valoarea hemoglobinei din sangele uman. Hemoglobina de la Chironomus are jumatate din greutatea moleculara a celei din sangele mammalian, iar concentratia ei creste atunci cand apa este prost aerata. Pigmentul actioneaza ca un caraus al oxigenului atunci cand tensiunea acestuia in apa este scazuta, pe perioada cand cantitatea de oxigen necesara animalului nu poate fi suplinita prin solutia fizica. C. riparius traieste in tuburi care sunt tinute oxigenate prin miscarile ondulatorii ale corpului animalului. Aceasta activitate are rol si in penetrarea oxigenului in sediment, lucru care duce la cresterea ratei sale de oxidare.

In aval de zona chironomidelor, crustaceul izopod Asellus aquaticus devine numeros (Fig. 4 D) in special acolo unde se gasesc substraturi de Cladophora. Lungimea corpului si biomasa de Asellus este semnificativ mai mica in locurile poluate, iar femelele produc mai putine oua. Lipitorile, molustele si Sialis lutaria au populatii abundente in

Page 38: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

33 aceasta zona. Amfipodul Gammarus pulex este mult mai senzitiv decat Asellus la

poluarea organica, fiind ucis in mai putin de 5 ore, la o concentratie de oxigen in apa de 1 mg/l. Distributia amfipodului in rauri pare a fi determinata de numarul orelor de noapte, atunci cand concentratia de oxigen scade sub aceasta valoare critica

Penru ca procesul de autoepurare continua, in comunitate apar si alte specii de nevertebrate. Speciile cele mai senzitive la poluarea organica sunt plecopterele, si cu un grad mai mic de sensibilitate, efemeropterele, care sunt adesea absente chiar la nivele medii de poluare. Amphinemura sulcicolis este mai toleranta la poluare decat alte specii de plecoptere, iar Baetis rhodani si Caenis horaria sunt mai tolerante la poluarea organica decat alte specii de efemere.

Distributia speciilor de nevertebrate selectate in poluarea cronica a Raului Mersey este ilustrata in figura 10.

Page 39: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

34 PLECOPTERA

EPHEMEROPTERA Asellus aquaticus SIMULIDAE excluzand Baetis TRICHOPTERA Baetis spp. Limnaea peregra

Page 40: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

Ancylus fluviatilis Gammarus pulex Erpobdella spp.

comune; p e; rare; absente. utin Fig. 10. Distributia taxonilor selectati de nevertebrate din raul

Mersey, intre 1978-1986 (dup 4). a Holland si Harding, 198

Zona superioara a Raului Goyt suporta o fauna de nevertebrate bogata, incluzand plecoptere si efemeroptere, iar in absenta poluarii, conditiile fizice vor fi optime pentru aceasta fauna, pentru cea mai mare parte din lungimea raului. Totusi, in aval de punctul de descarcare al efluentului ce provine de la o fabrica de textile, raul este populat doar de oligochete si chironomide. Aerarea tot mai crescanda a raului in aval permit unor specii, asa cum este Asellus si Baetis sa recolonizeze raul. Un mic numar de efemeroptere si plecoptere pot supravietui prin colonizarea din afluenti curati. Fauna de nevertebrate a Raului Tamisa ramane deteriorata intrucat sunt deversati in rau, efluenti variati care provin din unitati de tratare. Raul Etherow are o fauna mai bogata, iar cea a raului Mersey releva o imbunatatire, odata cu cresterea gradului de tratare a efluentilor.Totusi, zona inferioara a raului contine doar o fauna de tubificide si chironomide.

Aceste impacte de poluare organica descrise pentru apele din zonele temperate au loc si in apele tropicale. Totusi, evidentele sugereaza ca raurile tropicale sunt mult mai sensitive la poluare decat cele temperate

Experimentele de teren au condus la investigarea efectului episoadelor de dezoxigenare, asupra nevertebratelor, evenimente asociate, de exemplu, cu accidentele din ferme. Adaugarea intr-un rau a sulfitului de sodiu, in vederea reducerii oxigenului la o valoare de aproximativ de 1 mg/l, pentru o perioada de 6 ore a dus la rezultate illustrate de figura 11.

Fig. 11. Oxigenul dizolvat din apa unui rau in urma tratamentului cu sulfite de sodium pentru a mima un episode de poluare organica (dupa Edwards et al, 1991).

Taxonii nevertebrateloe din rau au au scazut de la 30 de indivizi la 14, dar restabilirea conditiilor initiale a fost relativ rapida iar bogatia de specii si numarul initial al acestora s-a restabilit intr-o perioada cuprinsa intre 6 si 12 saptamani (fig. 12).

Oxigen dizolvat (mg/l 35

24

22

20

18

16

14

Timp(ore)36

2 4 6 8 12 Ore Saptamani

Fig. 12. Bogatia si abundenta speciilor de nevertebrate in urma unui puls al dezoxigenarii (dupa Edwards et al, 1991)..

Numar de taxoni

Page 41: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

Numar total de nevertebrate

Timpul 37

DESCRIEREA CLASELOR DE CALITATE A APEI (NIVELE DE SAPROBITATE)

PENTRU APELE CURGATOARE IN FUNCTIE DE POLUAREA ORGANICA

CLASA I de calitate a apei 1 • Nivel de saprobitate: oligosaprob 2 • Grad de poluare: deloc, pana la foarte slab 3 • Culoarea calitatii apei pe harta: albastra 4 - acest nivel de saprobitate este caracteristic apelor curate; 5 - apele sunt bine oxigenate si de mare puritate; 6 - interactiunile trofice sunt caracterizate printr-o relatie echilibrata intre

producatori, consumatori si descompunatori; 7 - procesele productive depasesc suma proceselor reductive; 8 - diversitatea speciilor este ridicata, dar abundentele sunt in special scazute; 9 - apa este corespunzatoare pentru toate folosintele, inclusiv alimentari cu apa

potabila, pescuit, imbaiere sau alte forme de recreere. 1 a. apele sunt considerate curate, cu putina materie organica si concentratii scazute

de nutrienti; 2 b. transparenta apei este mare, cu exceptia paraurilor alimentate de ghetari, unde

turbiditatea este datorata proceselor de erodare; 3 c. apele sunt bine oxigenate cu saturatie de aproximativ 100%; 4 d. nu exista procese de reducere; chiar sedimentele fine (mal, namol, nisip) sunt de

culoare deschisa sau maronie si sunt bogate in minerale; 5 e. fauna de insecte este diversa, dar unele specii sunt reprezentate daor de cativa

indivizi; 6 f. substratul este acoperit de alge (diatomee in special, rare specii specificate de

alge albastre-verzi si rosii cu forme filamentoase), muschi (mai multe specii), planarii si larve de insecte; in cursurile mijlocii si superioare ale raurilor se intalnesc mai multe specii de plecoptere; trichopterele sunt extrem de rare;

7 g. se gasesc doar cateva chironomide din subfamiliile Diamesinae si Orthocladinae; 8 h. viermii sunt reprezentati in principal de planarii si Lumbricidae (in special

Stylodrilus) si Haplotaxidae; 38

0 i. tipurile de ape curgatoare sunt: izvoare, parauri alimentate de izvoare, cursurile superioare ale raurilor cu apa rece.

CLASA I – II de calitate a apei 1 • Nivel de saprobitate: oligosaprob sau β-mezosaprob 2 • Grad de poluare: poluare mica 3 • Culoarea calitatii apei pe harta: albastru-verde 4 - acest nivel de saprobitate caracterizeaza o apa putin poluata;

Page 42: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

5 - interactiunile trofice sunt caracterizate printr-o relatie echilibrata intre producatori, consumatori si descompunatori;

6 - procesle productive depasesc suma proceselor reductive; 7 - diversitatea speciilor si abundentele cresc in comparatie cu stadiul anterior; 8 - apa este corespunzatoare pentru toate folosintele, ca mai sus, dar alimentarile cu

apa potabila pot fi limitate la utilizare locala. 1 a. apele sunt considerate curate, cu mica cantitate de materie organica si

concentratii scazute de nutrienti; 2 b. transparenta apei este mare, cu exceptia paraurilor alimentate de ghetari, unde

turbiditatea este datorata proceselor de erodare; 3 c. apele sunt bine oxigenate cu saturatie de aproximativ 100%; 4 d. nu exista procese de reducere; chiar sedimentele fine (mal, namol, nisip) sunt de

culoare deschisa sau maronie si sunt bogate in minerale; 5 e. fauna de insecte este foarte diversa cu abundente moderate; 6 f. substratul este acoperit de: alge (diatomee in special, rare specii specifice de alge

albastre-verzi si rosii cu forme filamentoase), muschi (mai multe specii), planarii si larve de insecte (Plecoptera, Ephemeroptera, Trichoptera, Coleoptera);

7 g. se gasesc doar cateva chironomide din subfamiliile Diamesinae si Orthocladinae; 8 h. viermii sunt reprezentati in principal de planarii si Lumbriculidae (in special

Stylodrilus) si Haplotaxidae; 9 i. tipurile de ape curgatoare sunt: izvoare, parauri alimentate de izvoare, cursurile

superioare ale raurilor cu apa rece.

CLASA II de calitate a apei 1 • Nivel de saprobitate: β-mezosaprob 2 • Grad de poluare: poluare moderata 3 • Culoarea calitatii apei pe harta: verde

39 1 - acest nivel de saprobitate caracterizeaza o apa cu incarcare moderata de nutrienti; 2 - interactiunile trofice sunt echilibrate cu predominarea inca a proceselor

productive; 3 - diversitatea speciilor este mai mare ca si abundenta si biomasa; 4 - tratarea apei pentru scopuri potabiel este posibila, in general, pentru folosirea

acesteia pentru comunitati locale; 5 - in termenii standardelor internationale de sanatate, apa este aproape de limita

superioara recomandata pentru apa potabila. 1 a. apele sunt considerate poluate moderat, cu mica cantitate mai mare de materie

organica si concentratii mai mari de nutrienti decat clasele anterioarei; 2 b. transparenta apei este inca in general mare; in raurile din regiunile joase poate sa

apara turbiditate cauzata de suspensiile solide datorate proceselor naturale; poate sa apara turbiditate datorita eroziunii indusa de activitatea antropica;

3 c. apele sunt bine oxigenate; poate sa survina suprasaturatia sau deficitul de exigen 4 d. procesele de reducere pot sa apara in sedimente foarte fine si in locurile cu apa

statatoare (lentice); suprafata sedimentelor fine (mal, namol, nisip) este deschisa sau maronie, dar in spatiile interstitiale ale sedimentului, cu deficit de exigen, materiile organice pot sa fie de culoare cenusie sau negricioasa;

Page 43: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

5 e. fauna de insecte este deopotriva de diversa si abundenta; 6 f. substratul este acoperit de: alge (toate grupele, posibila mare abundenta a

formelor filamentoase), muschi (cateva specii), macrofite; fauna de nevertebrate bentice : Mollusca, Crustacea, mai multe ordine de insecte; trichopterele pot fi numeroase in anumite locuri, pe cand Polycentropodidae domina in cursurile inferioare cu viteze mici ale curentului;

7 g. abundenta si diversitatea chironomidelor creste; subfamiliile Diamesinae si Orthocladinae domina in locurile cu ape curgatoare (lotice) si Tanytarsini si Chironomini in locurile cu apa statatoare (lentice);

8 h. cu toate ca pot sa apara viermi din orice familie, fauna de oligochete este reprezentatata in principal de familiile sunt reprezentati in principal de planarii si Lumbriculidae (in special Stylodrilus) si anumite specii de Naididae;

9 i. tipurile de ape curgatoare sunt: parauri si rauri moderat poluate in alimentate in cursurile superioare si mijlocii, ca si cursurile inferioare nepoluate.

CLASA II-III de calitate a apei 1 • Nivel de saprobitate: β-mezosaprob sau α-mezosaprob 2 • Grad de poluare: poluare critica 3 • Culoarea calitatii apei pe harta: verde-galben 4 - aceasta zona de tranzitie (intermediara) este caracterizata de conditii fluctuante in

care procesele de respiratie si asimilatie vor predomina alternativ; 5 - apele pot sa intre in perioade de productivitate excesiva, care pot dura pana la

consumarea rezervelor de energie (hrana) acumulate; 40

1 - se poate percepe o crestere relativa a abundentei descompunatorilor cand creste gradul de poluare;

2 - diversitatea speciilor in privinta grupurilor taxonomice poate sa fie in declin, dar numarul speciilor tolerante poate sa cresca;

3 - este posibila, in general, tratarea apei pentru scopuri potabile, dar la nivel local; 4 - in termenii standardelor internationale de sanatate, apa este aproape de limita

superioara recomandata pentru apa potabila; 1 a. apele sunt poluate clar cu cantitati mai mari de materii organice si concentratii

mai mari de nutrienti decat clasele anterioarei; 2 b. poluarea poate cauza turbiditatea apei in anumite zone sau in anumite perioade;

in raurile de campie suspensiile solide datorate proceselor naturale pot sa reprezinte o cauza suplimentara a gradului de turbiditate;

3 c. continutul de oxigen alterneaza intre suprarsaturatie si deficit, ceea ce poate cauza moartea pestilor sau poate aduce prejudicii speciilor sensibile;

4 d. pot sa apara conditii de putrefactie in sedimentele foarte fine din zonele stagnante; la suprafata substratului, sedimentele fine din locuri cu ape curgatoare sunt de culoare deschisa sau maronie; spatiile interstitiale mai adanci din sedimente sunt negre datorita reducerii oxigenului din materiile organice; petele negre datorate fenomenelor de reducere (sulfura feroasa) pot sa apara dedesubtul pietrelor (nu trebuie confundate cu petele negre datorate algelor albastre-verzi);

5 e. fauna de insecte este moderat diversa si abundenta;

Page 44: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

6 f. algele filamentoase (ex. Cladophora) sau macrofitele pot sa devina foarte abundente acoperind arii largi ale raului; diversitatea algelor verzi creste comparativ cu clasa a II-a de calitate; ciliatele devin foarte intense si abundente, colonii ale acestora care acopera substraturile si animalele putand fi vazute cu ochiul liber; fauna bentica de nevertebrate este reprezentata doar de grupe relativ tolerante: Porifera, Bryozoa, Mollusca, Crustacea,lipitori, mai multe ordine de insecte (doar organismele tolerante dintre plecoptere si Heptageniidae); lipitorile incep sa domine;trichopterele pot fi numeroase;

7 g. pot sa apara locuri specifice cu mare abundenta a chironomidelor; in plus fata de speciile tolerante din subfamiliile Diamesinae si Orthocladinae, care domina in locurile cu ape curgatoare, straturile de nisip pot fi colonizate de Prodiamesinae; in ariile maloase Tanytarsini (in specila Micropsectra) si Chironomini (ex: Polypedilum) sunt taxoni dominanti;

8 h. fauna de oligochete este reprezentatata de Lumbriculidae (in special Stylodrilus), Naididae care pot fi numeroase; pot sa se gaseasca anumite Tubificidae in numar mare;

9 i. tipurile de ape curgatoare sunt: rauri poluate in care procesele de asimilatie (productie) nu sunt intotdeauna mai importante decat procesele de reducere.

41 CLASA III de calitate a apei

1 • Nivel de saprobitate: α-mezosaprob 2 • Grad de poluare: poluare mare 3 • Culoarea calitatii apei pe harta: galben 4 - nivelul alfamezosaprob caracterizeza ape foarte poluate, in care concentratia de

oxigen este la limitele conditiilor aerobe; 5 - apar macroformele tolerante, cu populatii masive de lipitori si Asellus; 6 - chiar si pentru aprovizionarea locala potabilizarea directa a apei poate fi riscanta

pentru sanatate; 7 - nu este economic sa se trateze apa pentru scopuri potabile; 8 - din motive igienice folosintele recreationale sunt de obicei imposibile; 9 - pescuitul poate fi posibil, dar pot sa apara adesea pesti morti; 10 - sunt posibile alimentari in scop industrial dar cu tratare adecvata; 11 - nu este recomandata folosirea apei pentru obtinerea energiei electrice. 1 a. apele sunt foarte poluate cu cantitati mari de materii organice si concentratii mari

de nutrienti; 2 b. poluarea poate cauza turbiditatea apei in anumite zone sau in anumite perioade;

in raurile de campie suspensiile solide datorate proceselor naturale pot sa reprezinte o cauza suplimentara a gradului de turbiditate; datorita anumitor efluneti pot sa apara culori ale apei (maronie datorita industriei de celuloza si hartie, diverse culori datorita fabricilor de textile etc.); pot sa apara mirosuri variate, particulare, in functie de industrie: mirosuri “dulci” datorate deversarilor de la fabricile de bere, mirosuri de la deversarile din agricultura (cresterea pasarilor) etc.;

3 c. continutul de oxigen alterneaza intre suprarsaturatie si deficit, ceea ce poate cauza moartea pestilor sau poate aduce prejudicii speciilor sensibile;

4 d. pot sa apara conditii de putrefactie in sedimentele foarte fine din zonele stagnante;in locurile unde curentul este foarte mic se poate acumula namol

Page 45: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

fermentat la suprafata substratului; spatiile interstitiale mai adanci din sedimente sunt negre datorita reducerii oxigenului din materiile organice care determina aparitia conditiilor septice; petele negre datorate fenomenelor de reducere (sulfura feroasa) pot sa apara dedesubtul pietrelor si pot sa acopere zone intense;

5 e. fauna poate fi putin diversa, dar abundentele pot fi mari; 6 f. dintre algele filamentoase predomina Stigeoclonium; macrofitele tolerante pot sa

creasca din abundenta; algele albastre-verzi sau diatomeele (ex: Nitzchia palea) pot sa acopere suprafete intinse in zonele stagnante; Fungi (Sphaerotilus, Fusarium, Leptomitus) cresc vizibil pe substraturile tari sau acopera nevertebratele bentice; ciliatele se gasesc in colonii mai mult sau mai putin abundente cu specii sesile reprezntative (Carchesium, Vorticella), care pot fi vazute cu ochiul liber; nevertebratele bentice: doar cateva grupe tolerante la deficitul de oxigen; Porifera, lipitorile si izopodul Asellus pot sa se gaseasca in numar mare;

42 1 g. chironomidele pot fi abundente in anumite locuri; in plus fata de speciile

tolerante ale subfamiliei Orthocladinae, Tanytarsini (in specila Micropsectra) si Chironomini sunt taxoni dominanti;

2 h. fauna de oligochete este reprezentatata de genul Lumbriculus si de membrii familiilor Naididae si Enchytraidae; anumite Tubificidae pot sa apara in numar mare;

3 i. tipurile de ape curgatoare sunt: rauri greu poluate in care procesele de asimilatie (productie) nu sunt intotdeauna mai scazute decat procesele de reducere.

CLASA III –IV de calitate a apei 1 • Nivel de saprobitate: α-mezosaprob sau polisaprob 2 • Grad de poluare: poluare foarte mare 3 • Culoarea calitatii apei pe harta: galben-rosu 4 - aceasta zona de tranzitie caracterizeza ape foarte greu poluate, cu deficit de

oxigen si cu conditii de viata limitate pentru macrozoobentice care sunt reprezentate in special de tubificide si larve de chironomide, care incep sa alcatuiasca populatii mari;

5 - apa este nepotrivita pentru aproape orice folosinta umana, exceptand-o pe cea de receptor pentru ape uzate;

6 - chiar irigatiile sunt nepotrivite din motive igienice. 1 a. apele sunt foarte poluate cu cantitati mari de materii organice si concentratii mari

de nutrienti; 2 b. sursele punctiforme ale efluentilor, bacteriile filamentoase si starea generala de

poluare determina turbiditatea apei in anumite zone si in anumite perioade; datorita efluentilor pot sa apara anumite culori sau mirosuri ale apei;

3 c. continutul de oxigen alterneaza intre suprarsaturatie si foarte mare deficit; 4 d. pot sa apara conditii de putrefactie in sedimentele fine ; aceste sedimente incep

sa devina negre la culoare datorita reducerii oxigenului din materiile organice care determina aparitia conditiilor septice;

5 e. petele negre datorate proceselor de reducere (sulfura feroasa) apar dedesubtul pietrelor din zonele stagnante si acopera zone intinse in sectiunile lotice; mirosul de hidrogen sulfurat poate fi important;

Page 46: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

6 f. fauna este foarte scazuta cu unele abundentele mari; 7 g. cresterea algelelor se petrece sub invelisul bacterian; macrofitele sunt incapabile

sa creasca datorita absentei penetrarii luminii; filamentoase predomina Stigeoclonium; macrofitele tolerante pot sa creasca din abundenta; fungile se dezvolta in masa in substraturi foarte tari si pe animale; pot fi vizibile pete datorate bacteriilor sulfuroase (culoare alba sau cenusie); fauna de nevertebrate bentice este reprezentata doar de acele grupuri tolerante la deficitul de oxigen;

1 aceste grupuri pot sa apara in numar ridicat: Chironomus, Tanypodinae, Tubicifidae, Enchytraidae, lipitori si cateva specii tolerante din alte grupuri;

2 h. in anumite zone (in special in cele stagnante) se intalneste o abundenta mare a chironomidelor tolerante;

3 i. fauna de oligochete este reprezentatata de Enchytraidae (Lumbricillus) sau anumite Tubificidae (Tubifex, Limnodrilus) care pot sa apara in numar mare;

4 j. tipurile de ape curgatoare sunt: rauri foarte puternic poluate in care procesele de asimilatie (productie) nu sunt intotdeauna mai scazute decat procesele de reducere.

CLASA IV de calitate a apei 1 • Nivel de saprobitate: polisaprob 2 • Grad de poluare: poluare extrema 3 • Culoarea calitatii apei pe harta: rosu 4 - aceasta zona saproba este caracteristica sectiunilor de rau cu poluare extrema

datorata efluentilor organici; 5 - viata macrozoobentica este rastransa la organismele cu respiratie aeriana; 6 - predomina organismele microscopice (bacterii, fungi, protozoare); 7 - apa este improprie pentru folosintele omului cu exceptia celei de receptor pentru

apele uzate. 1 a. apele sunt poluate la maximum cu cantitati imense de materii organice si

concentratii foarte mari de nutrienti; 2 b. sursele punctiforme ale efluentilor, bacteriile filamentoase si starea generala de

poluare determina turbiditatea apei de cele mai multe ori; datorita efluentilor pot sa apara anumite culori sau mirosuri ale apei; multe animale sunt acoperite sau umbrite de materiile in suspensie;

3 c. continutul de oxigen alterneaza intre suprarsaturatie si deficit extreme, punand in pericol supravietuirea pestilor si a animalelor bentice;

4 d. sedimentele sunt reprezentate de namol sapropelic, pete negre mai mult sau mai putin mari de sulfura feroasa (in zonele lotice), ambele parti ale pietrelor acoperite de pete negre (in zonele stagnante); sedimentele foarte fine de fund (namol, mal) sunt negre; predomina adesea procesele de degradare insotite de un miros de hidrogen sulfurat;

5 e. Datorita poluarii antropice, incep sa prolifereze bacteriile si alte organisme saprofite; organisme precum bacteriile, flagelate, forme libere de ciliate bacteriofage cu asociatia Colpidium – colpodae devin cele mai tipice pentru aceasta clasa de saprobitate; bacteriile filamentoase sunt mai putin abundente decat in cazul clasei III-IV, in timp ce bacteriile sulfuroase ating varful abundentei si pot crste in

Page 47: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

pajisti vizibile; in comparatie cu clasa a III-a de calitate, invelisul algal este redus calitativ si cantitativ; aproape toate plantele si animalele

Page 48: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

43 1 mai mari sunt omorate sau impiedicate sa colonizeze aceste cursuri datorita

episoadelor de dezoxigenare sau penetrarii luminii; nevertebratele bentice sunt restranse doar la acelea care traiesc independent de continutul de oxigen din apa; aceste organisme pot sa fie avantajate de lipsa pradatorilor intoleranti;

2 f. se gasesc doar animale care respira aer; 3 g. pot sa apara rar chironomide; in asociatie cu cateva specii de Chironomini

predomina genul Chironomus; 4 h. fauna de oligochete este reprezentatata de Enchytraidae (Lumbricillus) sau

anumite Tubificidae (Tubifex, Limnodrilus) care pot sa apara in numar extrem de scazut;

5 i. tipurile de ape curgatoare sunt: rauri extrem de poluate in care procesele de asimilatie (productie) nu sunt intotdeauna mai scazute decat procesele de reducere.

Fig. 13. Macronevertebrate – indicatori biologici ai poluarii (in stanga: sensibili la poluare; in dreapta: toleranti la poluare)

Page 49: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

44

INDICI BIOTICI Pentru a stabili calitatea apelor au fost elaboraţi un numar mare de indici biotici. Un

indice biotic ţine cont de sensibilitatea sau toleranţa unei specii sau grupe de specii, la poluare şi le atribuie acestora o valoare, a cărei sumă dă un index al poluării pentru o anumita staţie. Datele pot fi : - calitative (ex. prezenţă – absenţă)

-cantitative (abundenţă relativă sau densitate absolută). Aceşti indici biotici sunt destinaţi, în special, pentru a estima gradul de poluare organică. SISTEMUL SAPROBIIlOR Primul indice biotic, elaborat în anii de început ai secolului XX, de către K o l k w i t z şi M a r s o n, revizuit ulterior de Liebmann , a fost Sistemul Saprobiilor care recunoştea în oxidarea materiei organice 4 stadii:

1 - oligosaprob 2 - β – metasaprob 3 - α – mesosaprob 4 - polisaprob

Acest indice presupune înregistrare în staţii, a prezenţei sau absenţei precum şi a abundenţei relative a speciilor indicatoare. Speciile indicatoare sunt în principal microorganismele (bacterii, protozoare, alge şi rotiferi) dar pot să includă şi unele macronevertebrate sau peşti. În 1955, Pantle si Buck fac o clasificare a gradelor de impurificare a apelor după sistemul saprobiilor. Indicatorilor biologici, pentru treptele respective din sistem, li se atribuie câte o valoare (s) corespunzatoare gradului de saprobitate:

1 • Cei din zona oligosaproba au s=1 2 • --------------„-------------------- s=2 3 • --------------„-------------------- s=3 4 • --------------„-------------------- s=4

Autorii iau apoi în considerare frecvenţa organismelor (h), pe care o împart în trei grupe, notand-o cu cifre: 1 – pentru prezenţǎ întâmplătoare; 2 – pentru prezenţǎ frecventă; 3 – pentru dezvoltare în masă.

Cu ajutorul acestor valori se calculează indicele saprob (S) al staţiei respective, după formula:

S = Σ (sh) / Σ h Clasificarea gradelor de curaţenie ale apei se face după schema:

S= 1,0 – 1,5 (impurificare foarte slabă, corespunzătoare zonei oligosaprobe) S= 1,5 - 2,5 (impurificare moderată, corespunzătoare zonei β- mezosaprobe) S= 2,5 – 3,5 (impurificare puternică, corespunzătoare zonei α- mezosaprobe) S= 3,5 – 4 (impurificare foarte puternică, corespunzătoare zonei polisaprobe) Rezultatele sunt prezentate fie în diferite culori pe cursul râului (vezi anexa cu

descrierea claselor de calitate ale apelor), fie in diagrame. Pe abcisă sunt trecute punctele

Page 50: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

45 de cercetare cu indicaţia distanţelor dintre ele, iar pe ordonată valorile indicelui de

saprobitate. Ca şi în metoda Knőpp, această metodă se aplică în general, pentru apele

curgătoare; ea a fost însă utilizată cu bune rezultate, şi pentru lacurile de baraj. Are aceleaşi avantaje ca şi metoda Knőpp. Prin limitarea frecvenţei indicatorilor biologici numai la trei valori, metoda are o mai mare simplitate dar şi un grad mai ridicat de subiectivism. INDICELE BIOTIC BECK

În 1955, în SUA., Beck propune un indice sintetic pe care îl numeşte indice biotic, ca mijloc de raportare a informaţiilor biologice rezultate din supravegherea calitǎţii apei. În acest sistem, macronevertebratele au fost împărţite în două grupe: intolerante şi tolerante la poluarea organicǎ. Conform metodei, din varietatea de organisme specifice apelor curate (grupul celor intolerante) sunt considerate 15 specii, iar din grupul celor tolerante, caracteristice apelor poluate, 10 specii. Indicele biotic se calculeazǎ dupa relaţia: I=2n + m, unde: n=numărul speciilor din grupul intoleranţilor m= numărul speciilor din grupul toleranţilor Acest indice poate avea valori cuprinse între 0 şi 40. Valorile indicelui I>10 reprezintă ape curate, cele cuprinse între 6 şi 9 caracterizează apele cu poluare redusă, valorile cuprinse între 1 şi 5 corespund apelor poluate, iar I=0 caracterizează o apă foarte poluată. Rezultatele se pot reprezenta grafic, trecând pe abcisa staţiile iar pe ordonată valorile corespunzătoare indicelui biotic. Această metodă introduce un grad mare de aproximaţie, bazându-se pe indicaţiile furnizate de un număr redus de bioindicatori, şi nu este suficient de sensibilă datorită faptului că valorile cuprinse între 0 şi 10 caracterizează trei grade de impurificare, pe când apa curatâ este caracterizatâ de valori cuprinse între 10 şi 40. Avantajul metodei constă în rapiditatea cu care se pot obţine indicaţii orientative asupra calităţii apei. INDICELE BIOTIC TRENT (IBT)

Acest indice a fost eleborat şi utilizat după 1950 de grupul de biologi al autoritatilor engleze de control a calităţii apei (Trent River Board), fiind apoi descris de Woodwiss (1964), cel care l-a creat. Metoda apelează la investigarea comunitaţilor bentonice, bazandu-se pe faptul că efectele poluării asupra macronevertebratelor bentonice constă în schimbări în lista speciilor prezente şi în reducerea diversitaţii taxonilor sau a speciilor, pană la eliminarea progresivă a unor grupari sensibile. Conform acestei metode, valorile indicelui biotic prin care se estimează calitatea apei, sunt cuprinse între 0 şi 10 (0 pentru ape poluate, 10 pentru ape curate). Valoarea indicelui biotic Trent (IBT) se stabileşte în funcţie de toleranţa cunoscută a grupelor de macronevertebrate şi de numărul de specii prezente în probe.

Page 51: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

46 Sistemul a fost conceput pentru evaluarea poluării organice. S-a ţinut seama de ordinea toleranţei grupelor de macronevertebrate la poluarea organica, mai mult decât la poluarea fizica şi chimică. Prin faptul că se ia în considerare reducerea numărului de taxoni, sistemul răspunde şi la alte forme de poluare. Sistemul IBT este foarte practic, necesitând recoltarea de probe calitative în care nu trebuie numărate şi identificate la nivel de specie toate exemplarele. Termenul de grupe folosite pentru IBT include doar unele specii sau seturi de specii după cum urmează: - toate speciile cunoscute de Platelminţi (viermi plaţi); - oligochetele (râmele) (exclusiv genul Nais); -toate speciile cunoscute de hirudinee (lipitori); -toate speciile cunoscute de moluşte (doar melcii şi scoicile); -toate speciile cunoscute de crustacee (raci); -toate speciile cunoscute de plecoptere; -toate speciile cunoscute de efemeroptere (exclusiv genul Baetis rhodani); -toate familiile de trichoptere; -toate speciile de neuroptere; -familia Chironomidae (exclusiv genul Ch. thumi); -specia Chironomus thumi; -familia Simulidae (muşte columbace); -toate speciile cunoscute din alte familii de Diptere; -toate speciile de coleoptere (gândaci); -toate speciile de hydracarieni (acarieni sau căpuşe acvatice). METODA ZELINKA-MARVAN Autorii acestei metode caută să elimine cât mai mult subiectivismul în ceea ce priveşte determinarea gradului de curaţenie al apei, introducând unele noţiuni noi şi utilizând un calcul adecvat. Metoda este aplicabilă, ca şi în cazurile precedente, numai în apele impurificate cu substanţe organice putrescibile. Domeniul de saprobitate este împarţit în cinci trepte: β-oligosaprobă (bos), α-oligosaprobă (aos), β-mezosaprobă (bms), α-mezosaprobă (ams) si polisaprobă (ps). O specie poate fi întâlnită într-un număr mai mare sau mai mic de trepte saprobe, potrivit valenţei sale ecologice. Autorii acordă fiecarei specii câte o cifră reprezentând valoarea relativă a valenţei saprobe pentru fiecare treaptă saprobă, astfel încât suma acestori valori să fie egală întotdeauna cu 10. De pildă, valoarea relativă a valenţei de saprobitate a bacteriei Sphaerotilus natans este egală cu 5 pentru treapta α-mezosaprobă şi cu 5 pentru treapta polisaprobă; cea a lui Sphaerotilus dichotomus este egală cu 2 pentru treapta α-oligosaprobă, cu 6 pentru treapta β-mezosaprobă şi cu 2 pentru treapta α-mezosaprobă. Pe de alta parte, autorii acordă fiecărei specii o anumită valoare indicativă de saprobitate, valoare care variază intre 1 şi 5. Astfel, valoarea indicativă a lui Sphaerotilus natans este egala cu 5 iar a lui S. dichotomus cu 4.

Pe baza cercetărilor proprii, autorii dau liste de specii indicând pentru fiecare valoare indicativă şi valoarea relativă a valenţei saprobe. Un exemplu este dat în tabelele 3 şi 4.

Page 52: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

47 Aceste valori, îimpreună cu valoarea frecvenţei speciei respective in biocenoza, sunt introduse în formulele:

n n

Σ a i h i g i Σ b i h i g i i = 1 i=1

A= ––––––––––––– ; B = ––––––––––– etc., n n

Σ h g Σ h i g i

ii i = 1

i=1

în care: A - valoarea medie de saprobitate pentru treapta β – oligosaprobă; B - idem pentru treapta α – oligosaprobă; C - idem pentru treapta β – mezosaprobă, etc.; ai, bi, ci, etc - valoarea relativă a valenţei de saprobitate a speciei pentru treptele de saprobitate A, B, etc; g - valoarea indicativă de saprobitate; h - frecvenţa speciei în biocenoză; n - numărul speciilor cu valenţă saprobă cunoscută. Fiecare specie din biocenoză a fost luată în consideraţie în funcţie de valoarea indicativă de saprobitate, de valoarea relativă a valenţei de saprobitate şi de frecvenţă. Prin aplicarea formulei date se obţin nişte „medii ponderate” ale saprobitaţii întregii biocenoze, corespunzând diferitelor trepte saprobe. Suma acestor trepte este egală cu 10. Din tabelele 3 şi 4 rezultă că biocenoza luată în consideraţie indică cea mai mare valoare medie -5,73-pentru treapta α-oligosaprobă (aos), iar valoarea imediat urmatoare – 3,13 – fiind pentru treapta β-oligosaprobă (bos), înseamnă că biocenoza indică o zona α-oligosaprobă spre β-oligosaprobă. Calculul se continuă astfel: pentru A (bos) (tabel 3), frecvenţa 69 (tabel 4) se multiplică cu 3 (=valenţa saprobă a lui X1) şi cu 1 (valoarea lui g), rezultatul fiind 207. La fel se obţin şi celelalte valori. Se adună apoi, pentru fiecare treaptă saprobă, valorile astfel obţinute (de exemplu, pentru treapta β-oligosaprobă (bos) se obţine 1284) şi valorile respective se împart prin suma produselor h x g, care în exemplul dat este 410. Tabel 3. Specia A

(bos) B

(aos) C

(bms) D

(ams) E

(ps) g

X1 3 3 3 1 - 1 X2 5 5 - - - 3 X3 4 6 - - - 3 X4 2 7 1 - - 3 X5 + 8 2 - - 4

Tabel 4.

Page 53: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

48 Specia Frecventa

(h) Valori pentru:

bos aos bms ams ps X1 69 207 207 207 69 0 X2 31 465 465 - - X3 30 360 540 - - X4 42 252 882 126 - X5 8 + 256 64 - Suma 1284 2350 397 69 0 Media ponderată 3.13 5.73 0.97 0.17 0

69 x 1 = 69 31 x 3 = 93 30 x 3 = 90 42 x 3 =126 8 x 4 = 32

Total 410 Se obţin astfel nişte valori medii care reprezintă gradul de saprobitate pentru diferitele trepte saprobe din staţia respectivă, a caror sumă este egală cu 10. În exemplul dat: 3,13 + 5,73 + 0,97 + 0,17 + 0 = 10. Întocmai ca în metoda Knőpp, valorile rezultate pot fi înscrise în anumite coordonate, obţinându-se grafice care reprezintă gradul de curăţenie în diferite secţiuni ale unui râu. Metoda a fost aplicată atât pentru studiul apelor curgatoare, cât şi al celor stătătoare. Ea aduce unele elemente noi, menite să dea o mai mare precizie analizei biologice. Fără indoială că aceasta constituie o contribuţie valoroasă, dar trebuie remarcat că subiectivismul nu este total îndepărtat. Rezultatele depind în foarte mare masură de exactitatea încadrarii fiecarei specii în ceea ce priveşte valoarea sa indicativă şi valenţa saprobă ce revine fiecarei trepte din sistemul saprobiilor. Pe de altă parte, metoda este laborioasă. Pe langă metodele statistico-matematice, s-au elaborat numeroase alte metode şi sisteme ecologice pentru caracterizarea calitaţii apei. Unele au tendinţa de lărgire şi dezvoltare a analizei biologice, altele, dimpotrivă, de simplificare a acesteia; unele tind la o perfecţionare a sistemului saprobiilor, altele folosesc criterii diferite, dar toate au la bază interrelaţiile existente între organism şi mediul abiotic. INDICELE BIOTIC GENERAL

Unii cercetatori au considerat că valorile 9-10 ale indicelui biotic belgian nu pun destul de bine accentul pe poluarea apelelor curate şi se subestimează poluarea în aceste ecosisteme. De aceea Vearneau (1985), în Franţa şi Vanhooren (1989), în Belgia, au elaborat metoda indicelui biotic general, ajungând la o estimare mai exactă a poluarii asupra faunei. Ei au utilizat în întregime abundenţa familiilor de macronevertebrate din apele curate, corelând-o cu diferite ape de şes, de deal şi de munte, şi au confruntat concluziile lui De Piereux (1983) care subliniază că zone diferite ale râului, concretizate de valori ale incicelui belgian de 9-10, sunt reprezentate de comunitaţi de

Page 54: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

49 macronevertebrate care se deosebesc sub aspectul diversitaţii. Conform metodei

indicelui biotic general, proba este diferită în zona de recoltare şi constă în 8 unitaţi de probă, recoltate din 8 habitate diferite, dacă ele există. Deasemenea, proba poate consta în unitaţi recoltate de pe substratul dominant, la curenţi diferiţi, cu ajutorul drăgii Surber, care delimitează o suprafaţă de 0,05 m2 . În ape adânci se foloseşte un fileu de mână cu care se colectează organismele de pe substratul superficial de pe o arie de 0,5 m2. În funcţie de sensibilitatea la poluare, câteva familii de Plecoptere, Efemeroptere si Trichoptere sunt poziţionate separat. Cea mai sensibilă familie, ca indicator, trebuie să fie reprezentată în probă prin cel puţin trei indivizi. Indicele biotic general ia valori cuprinse între 1 şi 20, valori care au fost grupate în 7 clase care pot fi reprezentate şi prin culori:

IBG I 16-20

II 13-15

III 10-12

IV 7-8

V 5-6

VI 3-4

VII <2

culoare albastru deschis

albastru închis

verde deschis

verde închis galben portocaliu roşu

Indicele biotic general măsoară mai bine decât indicele biotic, întreaga cantitate de informaţie despre calitatea biogenetică în staţiile de cercetare aflate de-a lungul unui curs de apă, dar este mai laborioasă şi mai dificilă, necesitând recoltări cantitative.

INDICELE BIOTIC BELGIAN În Belgia indicele biotic este utilizat pentru monitoringul biologic şi evaluarea obişnuită a calităţii apelor curgatoare la scară naţională. Apele curgătoare ale Belgiei variază de la puţin adânci, lente, până la ape curgătoare repezi şi adânci. Metoda presupune următoarele etape: luarea probelor din comunitatea macronevertebratelor, identificarea lor şi calculul indicelui biotic belgian (IBB). Calculul este realizat cu ajutorul unui tabel ce conţine grupele faunistice şi numărul unităţilor sistematice (tabel 5). O unitate sistematică include majoritatea grupelor taxonomice la nivelul genului sau familiei. Colectarea calitativă a macronevertebratelor se realizează cu un fileu (ciorpac) în toate microhabitatele accesibile într-o anumită perioadă de timp. Pentru prelevarea macronevertebratelor se mai folosesc substraturi artificiale de colonizare sau drăgile. Organismele luate ca probă sunt identificate la nivelul familiei sau genului, în funcţie de grupul căruia îi aparţin (tabel 6). La nivel de gen sunt identificate: Plathelmintes, Hirudinea, Mollusca, Plecoptera, Ephemeroptera, Odonata, Megaloptera, Hemiptera (Heteroptera), în timp ce la nivel de familie se identifică: Oligochaeta, Crustacea, Trichoptera, Coleoptera, Diptera, Chironomidae thummiplumosus sau Chironomidae non-thummiplumosus. Fiecare gen sau familie observată reprezintă o unitate sistematică. După identificare, se precizează prezenţa celor mai sensibile grupe faunistice (I), precum şi numărul unităţilor sistematice ale unui grup particular (II) şi numărul total de unităţi sistematice existente în probă (III). Se poate determina indicele biotic pe baza unui tabel (tabel 5). O unitate sistematică reprezentată de un singur individ, care apare într-o singură probă, nu este luată în consideraţie, deoarece apariţia lui poate fi accidentală.

Page 55: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

50 Rezultatele indicilor biotici sunt clasificate pe o scară de calitate cu 5 clase, variind de la uşor poluat sau nepoluat până la foarte mult poluat, prevăzută cu benzi colorate (tabelul 7). Tabel 5. Tabel standard pentru calculul Indicelui Biotic Belgian

cor Grupe indicatoare Frecvenţa Nr. de unităţii sistematice

0 I III 0 - 1 2 - 5

6 -

10

11 - 15 >=16

indice biotic 1 Plecoptera sau

Ecdyonuridae >= 2

1 - 5

7 6

8 7

9 8

10 9

2 Trichoptera >= 2 1

- 5

6 5

7 6

8 7

9 8

3 Ancylidae sau Ephemeroptera

(exc.Ecdyonuridae)

>2 1 - 2

- 3

5 4

6 5

7 6

8 7

4 Aphelocheirus sau Odonata

Gammaridae sau Mollusca

(exc.Sphaeriidae)

>=1 toate

unităţile menţionate

mai sus sunt

absente

3 4 5 6 7

5 Asellidae Hirudinea Sphaeriidae Heteroptera

(Hemiptera)- exc. Aphelocheirus

>=1 toate

unităţile menţionate

mai sus sunt

absente

2 3 4 5 -

6 Tubificidae sau Chironomidae sau grupul thummi-

plumosus

>=1 toate

unităţile menţionate

mai sus sunt

absente

1 2 3 - -

Page 56: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

7 Syrphidae (Eristalinae)

>=1 toate

unităţile menţionate

mai sus sunt

absente

0 1 1 - -

Page 57: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

51 Tabel 6. Aspecte practice privind determinarea unităţilor sistematice

Grup taxonomic Nivelul determinării Plathelminthes Oligochaeta Hirudinea Mollusca Crustacea Plecoptera Ephemeroptera Trichoptera Odonata Megaloptera Heteroptera (Hemiptera) Coleoptera Diptera Hydracarina

Gen Familie Gen Gen Familie Gen Gen Familie Gen Gen Gen Familie Familie Chironomidae thummi-plumosus Chironomidae non thummi-plumosus prezenţă

Tabel 7. Clasificarea claselor de calitate şi codificarea culorii pentru evaluarea rezultatelor analizelor biologice în Belgia

Clasa Indicele biotic Caracterizare Culoare I 10 - 9 Uşor poluat sau nepoluat albastru

II 8 - 7 Poluare redusă verde III 6 - 5 Moderat poluat – situaţie critică galben

IV 4 - 3 Mult poluat portocaliu V 2 - 1 Foarte mult poluat roşu

0 Absenţa macronevertebratelor

negru

Calculul Indicelui Biotic Belgian 1 1. Se identifică şi se numără toate organismele din probă. Se notează numărul

indivizilor (1) pentru fiecare taxon (unitate sistematică) din lista buletinului de analiză alăturat. Fiecare gen sau familie observate reprezintă o unitate sistematică. Se poate folosi următoarea codificare:

A = 1 individ B = 2 – 10 indivizi C = 11 – 50 indivizi D = 51 – 100 indivizi E = 101 – 1000 indivizi F = 1001 – 10000 indivizi G = > 10000 indivizi

Page 58: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte
Page 59: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

52 1 2. Se încercuieşte scorul corespunzător din coloana a 2-a a listei din buletinul alăturat

(2) cu excepţia celor reprezentaţi doar de 1 individ. 2 3. Se precizează numărul de unităţi sistematice, reprezentate de cel puţin 2 indivizi, din

prima coloană a listei din buletinul de sinteză alăturat. 3 4. Se ia în considerare cel mai scăzut scor încercuit din coloana a 2-a a listei din

buletinul alăturat şi se numără de câte ori s-a găsit acest scor (=frecvenţa). 4 5. Numărul de taxoni (=unităţi sistematice) (punct 3) se regăseşte în coloana

corespunzătoare a tabelului standard pentru calcularea Indicelui Biotic Belgian (tabel 5).

5 6. Scorul cel mai scăzut (punct 4) se regăseşte în rândul corespunzător din tabelul standard pentru calcularea Indicelui Biotic Belgian.

6 7. Întretăierea dintre rândul şi coloana determinate: conduce la valoarea Indicelui Biotic Belgian.

BULETIN DE ANALIZĂ (pentru aprecierea Indicelui Biotic Belgian) Curs de apă…………………………………… Secţiune………………………………………. Nr. staţie……………………………………… Data…………………………………………... Tehnica de prelevare - Fileu

1 - Substrat artificial 2 - Dragă

Observaţii……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

(1) (2) (1) (2) PLATHELMINTHES Bdellocephala Crenobia Dendrocoelum Dugesia Planaria Polycelis

- - - - - -

MOLLUSCA Acroloxus Ancylus Anisus Anodonta Aplexa Armiger

3 3 4 4 4 4

OLIGOCHAETA Aeolosomatidae Branchiobdellidae Enchytraeidae Lumbricidae Lumbriculidae Naididae Tubificidae

- - - - - - 6

Bithynia Bythinella Dreissena Ferrisia Gyraulus Hippeutis Lithoglyphus Lymnea Margaritifera

4 4 4 3 4 4 4 4 4

Page 60: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

53 HIRUDINEA Cystobranchus Dina Erpobdella Glossiphonia Haementeria Haemopis Helobdella Hemiclepsis Hirudo Piscicola Theromyzon Trocheta

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Myxas Physa Pisidium Planorbarius Planorbis Potamopyrgus Pseudanodonta Segmentina Sphaerium Theodoxus Unio Valvata Viviparus

4 4 5 4 4 4 4 4 5 4 4 4 4

CRUSTACEA Argulidae Asellidae Astacidae Cambaridae Chirocephalidae Corophiidae Gammaridae Grapsidae Limnadiidae Mysidae Paleomonidae Talitridae

- 5 - - - - 4 - - - - -

PLECOPTERA Amphinemura Brachyptera Capnia Chloroperla Dinocras Isogenus Isoperla Leuctra Nemura Nemurella Perla Protonemura Rhabdiopteryx Taeniopteryx

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Page 61: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

EPHEMEROPTERA Baetis Brachycerus Caenis Centroptilum Cloeon Ecdyonurus Epeorus Ephemera Ephemerella Ephoron Habrophlebia Habroleptoides Heptagenia Isonychia Leptophlebia Oligoneuriella Paraleptophlebia

3 3 3 3 3 1 1 3 3 3 3 3 1 3 3 3 3 3

ODONATA Aeschna Anax Calopteryx Cercion Cordulegaster Cordulia Enallagma Ephitheca Erythromma Gomphus Lestes Leucorrhinia Libellula Onychogomphus Ophiogomphus Orthetrum Platycnemis

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

Page 62: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

54 Potamanthus Procloeon Rhithrogena Siphonurus

3 3 1 3

Pyrrhosoma Somatochlora Sympetrum

4 4 4

HETEROPTERA (HEMIPTERA) (L.A) Aphelocheirus Callicorixa Corixa Cymatia Gerris Glaenocorisa Hesperocorixa Hydrometra Iiyocoris Mesovelia Micronecta Microvelia Naucoris Nepa Notonecta Plea Ranatra

4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

TRICHOPTERA (L.P) Beracidae Brachycentridae Ecnomidae Goeridae Glossosomatidae Hydropsychidae Hydroptilidae Lepidostomatidae Leptoceridae Limnophilidae Molannidae Odontoceridae Rhyacophilidae Philopotamidae Phryganeidae Polycentropodidae Psychomydae Sericostomatidae

- 2 2 - 2 2 - 2 2 2 2 2 2 - - 2 - - 2

Sigara Velia

5 5

COLEOPTERA (L.A) Dryopidae Dytiscidae Elminthidae Gyrinidae Haliplidae Hydrenidae Hydrophilidae Hygrobiidae Noteridae

- - - - - - - - -

MEGALOPTERA (L) Sialis

-

Page 63: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

DIPTERA (L.P) Athericidae Blepharoceridae Ceratopogonidae Chaoboridae Chironomidae C.thummi-plumosus C.non thummi-plumosus Culicidae Cylindrotomidae Dixidae

- - - - - 6 - - - -

DIPTERA Limoniidae Muscidae Psychodidae Ptychopteridae Rhagionidae Scatophagidae Sciomyzidae Simuliidae Stratiomidae Syrphidae-Eristalinae

- - - - - - - - - 7

Page 64: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

55 Dolichopodidae Empididae Ephydridae

- - -

Tabanidae Thaumaleidae Tipulidae

- - -

HYDRACARINA Hydracarina + Hydrozetes

- ALTE GRUPE …………………………….. ……………………………..

L= larve; P=pupe; A=adulţi; Cel mai scăzut scor…………………………………………………………… Frecvenţa……………………………………………………………………… Număr de taxoni (unităţi sistematice)………………………………………… Indice Biotic…………………………………………………………………... Clasa de calitate……………………………………………………………….. INDICELE DE INTEGRITATE BIOTICĂ (IBI = Index of Biotic Integrity) Acesta este adoptat de cặtre EPA (Environmental Protection Agency) din Statele Unite. În acest caz, integritatea ecologică este definită ca “ABILITATEA UNUI ECOSISTEM ACVATIC DE A SUPORTA ŞI MENŢINE O COMUNITATE DE ORGANISME, ECHILIBRATĂ, INTEGRATĂ, AVÂND O COMPOZIŢIE SPECIFICĂ, DIVERSITATE, ŞI ORGANIZARE FUNCŢIONALĂ – COMPARABILĂ CU HABITATELE NATURALE ALE UNEI REGIUNI. Un IBI este construit prin combinarea mai multor obiective de măsurat, într-un index sumarizat într-un singur număr. În general un IBI este creat prin combinarea a minim 7 obiective de măsurat pornind de la un ansamblu biologic. Fiecarui obiectiv de măsurat îi este atribuit un scor în legătură cu un stres de mediu, de exemplu ne putem aştepta ca “bogăţia de specii” să scadă de la 5 (poluare absentă) la 1 (poluare severă). IBI ar trebui să aproximeze o linie dreaptă care descreşte cu cât stresul de mediu devine mai accentuat.

Acest indicator este definit ca integrator al tuturor informaţiilor despre ihtiofauna la nivel individual, populational, ihtiocenotic şi ihtiogeografic. Pentru peşti, indicele de integritate biologică combină 12 parametrii de ansamblu, clasificaţi în trei grupe:

1 1. compoziţia specifică şi bogaţia de specii (lista speciilor şi procentul acestora).

2 2. compoziţia trofică procentul de ierbivori, omnivori, insectivori). 3 3. abundenţa şi condiţia de intreţinere şi sănatate a peştilor.

Prin însumarea valorilor rezultate din cei 12 parametrii luaţi în considerare, IBI propune o scară de valori de la 12 la 60 şi defineşte 5 categorii de calitate ecologică a apei: 1 1. excelentă –IBI=58-60 2 2. bună – IBI=48-52 3 3. acceptabilă – IBI=40-44 4 4. săracă – IBI=28-34 5 5. foarte saracă – IBI<24

Page 65: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

IBI este considerat de mulţi cercetatori ca cel mai potrivit pentru delimitarea ecosistemelor şi definirea stǎrii originare a unui bazin acvatic.

Page 66: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

56 În cazul macronevertebratelor bentonice se poate folosi cu mult succes un indice de

integritate QN, derivat din indicele Karr şi estimat de formula: Q (T) + QI (LT) + I (LI) + IQ (I)

QN = —————————————— T + LT + LI + I

În care: T = tolerant LT = moderat tolerant LI = moderat intolerant I = intolerant Un şir tipic de obiective de măsurat în vederea determinării unui IBI pentru nevertebrate – Indexul Comunităţii Nevertebratelor (ICI = invertebrates community index) este dat în tabelul 8. Acesta include: măsurarea bogăţiei de taxoni; compoziţiei speciilor; toleranţei la poluare sau sensibilitatea; tipului ghildelor trofice şi obiceiurilor de hrănire Tabel 8 Categoria Obiective de

măsurat Definiţie Răspunsul

la poluare Bogăţia de specii Nr. total de taxoni

Nr. EPT Nr. taxonilor de efemero- ptere Nr. taxonilor de plecoptere Nr. taxonilor de trichoptere

Măsoară biodiversitatea macroneverte- bratelor Numărul de taxoni de efemeroptere (E), plecoptere (P) şi trichoptere (T). Numărul genurilor sau speciilor de efemeroptere. Numărul genurilor sau speciilor de plecoptere Numărul genurilor sau speciilor de trichoptere

Scade Scade Scade Scade Scade

Măsuri ale compozi- ţiei

% EPT % Efemeropterelor

% acestor grupe în probă % efemerelor din probă

Scade Scade

Măsuri ale toleranţei / intoleranţei

Nr. taxonilor intole- ranţi % taxonilor toleranţi % taxonilor dominanţi

Bogatia taxonilor senzitivi % nevertebratelor tolerante Dominanţa celor mai abundenţi taxoni

Scade Creşte Creşte

Măsuri ale tipului de hrănirie

% filtratorilor % ierbivori +răzuitori

% filtratori ai materialului organic fin fărâmiţat % acestor ghilde trofice

Variabil Scade

Măsuri ale obiceiu- rilor de hrănire

Numărul taxonilor su- gători (inţepători)

Numărul de insecte care atacă la suprafaţă % insectelor inţepătoare

Scade Scade

Page 67: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

57 . Tabelul include doar cele mai frecvente obiective de măsurat, în cazul râurilor. Pentru lacuri şi zonle umede există şi alte obiective de măsurat. Accesând EPA web-site şi căutând sub IBI, cititorul va primi detalii abundente. Fig. 14 ilustrează frecvenţele cumulate pentru un ICI în râurile din Ohio şi arată o îmbunătăţire a condiţiilor (integrităţii biotice) în expertiza post – 1988 comparativ cu cea ante – 1988. Totuşi condiţiile sunt încă inferioare ţintei pe termen lung. Karr (1999) şi Karr şi Chu (1999) dau o privire asupra abordării IBI.

Pre-1988: Mean = 29.3 Post-1988: Mean = 34.1 Obiectiv accesibil

Page 68: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

Diferentele dintre linii semnifica imbunatatire

Obiective pe termen lung

Page 69: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

= 358

20 30 40

Indexul Comunitaţilor de Nevertebrate

Fig. 14 Frecvenţa cumulată a Indicelui Comunitaţilor de Nevertebrate in râurile din Ohio. (după Barbour şi Yoder, 2000). SCORUL BMWP = Biological Monitoring Working Party Score (Tabel. 9) În Anglia, largi utilizaţii de odinioară indici biotici, Indexul Biotic Trend şi Scorul Biotic Chandler au fost înlocuiţi cu scorul BMWP. Prezentarea acestui indice este descrisă de Hawkes (1997). Abordarea este mai simplă decât a indicilor prezentaţi mai sus, combinând măsurători ale bogăţiei de taxoni şi sensibilitatea (toleranţa) la poluare. Scorul BMWP a fost destinat să dea o indicaţie generală asupra condiţiei biologice a râurilor din UK. Situsurile sunt probate, acolo unde este posibil, prin 3 minute de dragare (măturare) cu o plasă standard, fiind incluse toate habitatele principale ale situsului de probare (substratul, vegetaţia, bancurile, malurile raului, etc). Acolo unde nu este posibil de utilizat plasa, probarea se face cu ajutorul substratului artificial. Identificarea taxonilor se face doar până la nivel de familie iar ABUNDENŢA ORGANISMELOR DIN PROBĂ NU ESTE LUATĂ ÎN CALCUL. Fiecărei familii îi este atribuit un scor cuprins între 1 şi 10, depinzând de sensibilitatea familiei la gradul de poluare organică. Scorul BMWP REPREZINTĂ SUMA SCORURILOR FIECĂREI FAMILII PREZENTE ÎN PROBĂ. Valorile mai mari de 100 sunt asociate râurilor curate, în timp ce cele mai mici de 10, râurilor foarte poluate. Scorul total BMWP poate fi împărţit la numărul de taxoni din probă pentru a obţine MEDIA SCORULUI PER TAXON

Page 70: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

58 (ASPT = Average Scor Per Taxon) care este INDEPENDENTĂ DE MĂRIMEA PROBEI (o probă mai mare este de natură să includă mai multe familii “inflamând” astfel scorul BMWP dacă acesta nu este standardizat). Tabel . Scorul BMWP

Familia Scorul Efemeroptere Plecoptere Plecoptere Trichoptere

Siphlonuridae, Heptageniidae, Leptophlebiidae, Ephemerellidae, Potamanthidae, Ephemeridae Taeniopterygidae, Leuctridae, Capniidae, Perlodidae, Perlidae, Chloroperlidae Aphelocheiridae Phryganeidae, Molannidae, Beraeidae, Odontoceridae, Leptoceridae, Goeridae, Lepidostomatidae

10

Decapode Odonate

Trichoptere

Astacidae Lestidae, Agriidae, Gomphidae, Cordulegasteridae, Aeshnidae, Corduliidae, Libellulidae Psychomyidae, Philopotamiidae

8

Efemeroptere Plecoptere Trichoptere

Caenidae Nemouridae Rhyacophilidae, Polycentropidae, Limnephilidae

7

Gasteropode Trichoptere

Bivalve Amfipode Odonate

Neritidae, Viviparidae, Ancylidae Hydroptilidae Unionidae Coriphiidae, Gammaridae Platycnemidae, Coenagriidae

6

Heteroptere Coleoptere Trichoptere

Diptere Diptere

Turbelariate

Mesoveliidae, Hydrometridae, Gerridae, Nepidae, Naucoridae,Notonectidae, Pleidae, Corixidae Haliplidae, Hygrobiidae, Dytiscidae, Gyrinidae, Hydrophilidae, Clambidae, Helodidae, Dryopidae, Elminthidae, Chrysomelidae, Curculionidae Hydropsychidae Tipulidae Simuliidae Planariidae, Dendrocoelidae

5

Efemeroptere Megaloptere

Lipitori

Baetidae Sialidae Piscicolidae

4

Gasteropode Bivalve Lipitori Izopode

Valvatidae, Hydrobiidae, Lymnaeidae, Physidae, Planorbidae Sphaeriidae Glossiphoniidae, Hirudidae, Erpobdellidae Asellidae

3

Diptere Chironomidae 2 Oligochete Oligochaeta (intreaga clasa) 1

Page 71: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte
Page 72: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

59 Armitage et al (1983) a examinat performanţa scorului BMWP utilizând probe de

nevertebrate din 268 de situsuri de prelevare, aparţinând la 41 de râuri din Anglia şi Ţara Galilor. Autorii au constatat că ASPT-ul a fost mai puţin influenţat de către SEZON faţă de scorul BMWP.. Autorii au constatat că ASPT-ul a fost mai puţin influenţat de mărimea probei decât scorul BMWT, astfel că o mai mare cantitate de informaţie a putut fi obţinută cu un efort mai mic. Pentru predicţia scorului BMWP şi a ASPT-ului au fost utilizate şi date fizico-chimice luate separat, utilizându-se tehnici de regresie multiplă. Autorii au sugerat că raportul dintre ASPT-ul observat şi cel aşteptat (predictat) poate fi utilizat pentru a indica posibila influenţă a poluării asupra macronevertebratelor. Concluzii oarecum diferite au fost trase dintr-un studiu spaniol, unde ASPT-ul, şi nu BMWP a fost găsit să fie dependent de temperatură şi deci de sezon. Diferiţi indici biotici au fost comparaţi în timpul unui program de supraveghere biologică a unui râu calcaros în sudul Angliei (Pinder et al., 1987; Pinder şi Farr, 1987 a, b; Pinder, 1989). S-a concluzionat că ASPT a fost cel mai bun indicator al calităţii apelor în domeniul condiţiilor întâlnite. Într-un situs (localitate) în aval de o mică descarcare a unei apei uzate parţial tratate, ASPT-ul a fost scăzut în timp ce BMWP a crescut comparativ cu un situs mai din susul râului. S-a concluzionat că descărcarea a avut ca rezultat, mai degrabă o uşoară îmbogăţire în nutrienţi a râului, decât o poluare. In consecinta, ar fi unele avantaje în evaluarea atât a ASPT cât şi a scorului BMWP. Scorul BMWP a fost utilizat pentru a evalua efectul deversării de cloropyrifos, un insecticid organofosforic, asupra macronevertebratelor râului Roding, din N – E Londrei. Un accident rutier a avut drept rezultat împrăştierea a 500 litri de insecticid într-un afluent. In 2 zile insecticidul a ajuns la 26 km în aval. Aproximativ 90% din biomasa piscicolă şi toate artropodele acvatice au fost distruse pe o distanţă de 23 km din râu. Efectul a fost mai mic asupra moluştelor şi anelidelor. Fig. 15. ilustrează scorul BMWP în amonte de deversarea insecticidului (a) şi în situsurile afectate (b) 4 km şi (c) 23 km în aval de deversare. Imediat după deversarea insecticidului, în aprilie 1985, scorul BMWP a scăzut brusc în ambele situsuri b şi c, pentru că taxonii artropodelor senzitive, au fost eliminaţi. Efectul a fost mult mai sever în situsul din amontele râului (b din fig 15) care a avut o apă mai de calitate înainte de accident şi a primit “pulsul” de pesticid într-o formă mai concentrată. Scorul BMWP şi-a revenit apoi gradat întrucât a avut loc o recolonizare din situsurile din amontele accidentului. Chironomidele au început recolonizarea după 13 săptămâni după deversarea insecticidului iar Asellus aquaticus a reapărut relativ repede, probabil din cauza dispariţiei peştilor prădători. Majoritatea celorlalte artropode au recolonizat râul în 79 săptămâni dar coleopterul Oulimnius tuberculatus şi efemeropterul Caenis moesta au fost absente 108 săptămâni după accident. Modificări ale scorul BMWP şi ale metodelor similare care includ evaluarea abundenţei au fost dezvoltate de Waley şi Hawkes în 1996 şi 1997; Cao et al., (1997). Totuşi, pentru uzul de rutină, la scară mare, indicii biotici trebuie să fie simpli. Studiile au arătat că scorul BMWP şi derivaţii săi aşa cum este ASPT-ul sunt, în general, indicatori demni de încredere în privinţa evaluării calităţii apei. INDICI DE DIVERSITATE Indicii biotici au elaboraţi pentru a măsura răspunsul la poluarea organică, dar ei sunt nepotriviţi pentru detectarea altor forme de poluare. De exemplu Plecopterele, joacă

Page 73: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

60 un rol important în majoritatea indicilor biotici datorită marii lor sensibilităţi la oxigenul dizolvat din apă, dar SUNT MAI TOLERANTE LA METALE şi pot fi abundente în râurile care primesc deşeuri metalice provenite din mine. Indicii de diversitate sunt utilizaţi pentru a măsura STRESUL din mediu. S-a considerat că ecosistemele acvatice nepoluate sunt caracterizate printr-un numar mare de specii, dar nici o specie nu realizează o majoritate a comunităţi respective. Maximum de diversitate este obţinut atunci când într-o comunitate există un număr mare de specii dar cu un efectiv relativ scăzut de indivizi. Când un ecosistem devine stresat, speciile senzitive la acel stres particular vor fi eliminate, reducându-se astfel bogăţia în taxoni a comunităţii. În plus, anumite specii pot fi favorizate ca rezultat al reducerii competiţiei sau prădătorismului, astfel încât, ele devin abundente comparativ cu alţi membrii ai comunităţii. Majoritatea indicilor de diversitate specifică ţin cont atât de numărul de specii dintr-o probă cât şi de relativa lor abundenţă DAR, NU SE ŢINE CONT DE SENSIBILITATEA INDIVIZILOR SPECIILOR LA UN POLUANT PARTICULAR. INDICII DE DIVERSITATE SUNT CALCULAŢI FRECVENT ÎMPREUNĂ CU INDICII BIOTICI. Cei mai larg utilizaţi indici de diversitate sunt cei bazaţi pe teoria informaţiei, aşa cum este INDEXUL SHANNON, care admite că indivizii sunt prelevaţi randomic dintr-o populaţie nedefinit de mare:

H´ = – Σ Ni / N ln Ni / N unde N = numărul total de indivizi al tuturor speciilor colectate NI= numărul de indivizi aparţinând speciei “i” Exemplu: Numărul de indivizi dintr-un taxon dat este împărţit la numărul total de organisme colectate, rezultatul acestui raport fiind apoi multiplicat cu logaritmul raportului. Rezultatele acestui calcul pentru fiecare taxon sunt însumate pentru a da indicele de diversitate. Indicele de diversitate Shannon ia valoarea lui H´ care de obicei este cuprinsă între 1,5 – 3,5, crescând rar peste 4,5 (Magurron, 1988). Valorile mai mici ale lui H´ sunt în general caracteristice condiţiilor de poluare, unde puţine specii tolerante la poluare domină comunitatea. Valorile mai mari sunt înregistrate în ape nepoluate. În indicii de diversitate pot fi utilizate baze logaritmice diferite, astfel încât în comparaţii este necesară o mare atenţie. Abundenţa organismelor este importantă în evaluarea efectelor poluării, dar ea poate face ca interpretarea indicilor de diversitate să fie foarte dificilă, în special atunci când calitatea apei este examinată în timp, la un situs particular sau când indicii de diversitate ai unei zone geografice mai vaste sunt comparaţi cu probele luate la momente diferite ale anului. Aici pot exista schimburi majore în abundenţa sezonieră a organismelor. Mason (1977 ) a examinat pe o perioadă de 2 ani diversitatea probelor lunare de macronevertebrate colectate dintr-un lac hipertrofic, lipsit de plante submerse şi diversitatea unui lac eutrofic cu o apa clară şi o bogată dezvoltare a macrofitelor. În general, diversitatea a fost mai mică la situsul hipertrofic, dar în lunile iunie din ambii ani, indicele de diversitate a fost mai mic în situsul nepoluat, datorită prezenţei unei

Page 74: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

61 populaţii foarte mari ale larvelor chironomidului Tanytarsus holochlorus, care s-a dezvoltat rapid dar apoi metamrfozându-se în imago a părăsit lacul. Când prelevarea probelor nu are o frecvenţă regulată, apariţia speciilor abundente, sezonier ar putea duce la interpretarea greşită a condiţiilor de calitate a apei, atunci când se utilizează indicii de diversitate.

Metodele de prelevare, suprafaţa arealul prelevat, sezonul şi nivelul de identificare al taxonilor pot influenţa indicele de diversitate (Hyghes, 1978). În unele cazuri, variaţia sezonieră a indicelui, la un situs dat, poate fi mai mare decât diferenţele dintre situsurile din lungul râului (Murphy, 1978; Pinder şi Farr, 1987 a). Nici unul din cei 4 indici de diversitate comparaţi de Pinder et al. (1987) nu a fost găsit să producă valori care să fie independente de sezon, mărimea probei şi nivelul de indentificare al taxonilor. Această independeţă este o cerinţă necesară pentru a facilita comparaţiile la momente diferite de prelevare a probelor, în situsuri diferite. Înterpretarea indicilor de diversitate necesită o mare atenţie. Mason (1977 ) a concluzionat că doar numărul de specii (S) dă o mai consistentă indicaţie asupra diferenţei în ceea ce priveşte statutul eutrofic a celor două locuri studiate, iar Winner et al. (1970) trage aceleaşi concluzii în studiul unui râu poluat cu cupru. Studii relativ recente au sugerat că S (numărul de specii) este un indicator mai BUN şi mai REALIST al diversităţii decât informaţiile statistice (Green, 1979). Pinder şi Farr (1987) au comparat performanţa a doi indici de diversitate (Shannon şi Simpson) cu cea a scorul biotic. Contrar teoriei, desi în studiul lor calitatea apei s-a deteriorat, diversitatea a tins să crească. Din contră, ASPT-ul, a scăzut în relaţie cu calitatea apei. Din această cauză ASPT-ul a fost recomandat drept cea mai bună metodă de analiză faţă de indicii de diversitate şi alţi indici biotici, pentru că acesta pare să detecteze schimbări relativ mici în calitatea apei. Indicii biotici, incluând ASPT-ul, au fost destinaţi, în principal pentru a detecta poluarea organică. Indicii de diversitate pot fi utilizaţi în continuare în cazurile în care alţi poluanţi, cum ar fi descărcările de metal din mine sau acidifierea sunt semnificative. Cea mai frecvent utilizată metodă, Shannon-Wiener a fost mult criticată.

Page 75: 1 Indicatori Biologici Ai Poluarii Apelor Carte

62